JP2002258340A - Optical wavelength conversion element, method of manufacturing for the same, short wavelength light source and optical system - Google Patents

Optical wavelength conversion element, method of manufacturing for the same, short wavelength light source and optical system

Info

Publication number
JP2002258340A
JP2002258340A JP2001057748A JP2001057748A JP2002258340A JP 2002258340 A JP2002258340 A JP 2002258340A JP 2001057748 A JP2001057748 A JP 2001057748A JP 2001057748 A JP2001057748 A JP 2001057748A JP 2002258340 A JP2002258340 A JP 2002258340A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
proton exchange
wavelength conversion
optical
waveguide
substrate
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
Application number
JP2001057748A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiminori Mizuuchi
公典 水内
Kazuhisa Yamamoto
和久 山本
Akihiro Morikawa
顕洋 森川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2001057748A priority Critical patent/JP2002258340A/en
Publication of JP2002258340A publication Critical patent/JP2002258340A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the following problems with a proton exchange optical waveguide; the proton concentration distribution in this optical waveguide has a diffusion distribution to maximize the proton concentration on a substrate surface and the high-concentration proton exchange segment near the surface of the proton exchange optical waveguide is the cause for the propagation loss and light loss of the optical waveguide, thus heretofore causing the instability of output and the degradation in conversion efficiency. SOLUTION: This optical wavelength conversion element is provided with a layer partly decreased in the proton concentration near the surface of the proton exchange optical waveguide 3, by which the propagation loss of the optical waveguide is lessened and the conversion efficiency of the optical wavelength conversion element can be greatly improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報処理および
光通信分野で利用される光波長変換素子およびその製造
方法および短波長光源および光学システムに関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical wavelength conversion element used in the optical information processing and optical communication fields, a method of manufacturing the same, a short wavelength light source, and an optical system.

【0002】[0002]

【従来の技術】光情報処理分野において、光ディスクの
高密度化およびディスプレイの高繊細化を実現するた
め、小型の短波長光源が必要とされている。短波長化技
術として、半導体レーザーと擬似位相整合(Quasi-Phas
e-Match/以下、QPMと記す)方式の光導波路型波長
変換(山本他、Optics Letters Vol.16, No.15, 1156
(1991))デバイスを用いた第2高調波発生(Second-Har
monic-Generation/以下、SHGと記す)がある。QP
M−SHG素子は周期状の分極反転構造と光導波路から
なり、分極反転構造を利用した擬似位相整合を用いて、
導波路を伝搬する基本波SHGに変換する。このタイプ
の光波長変換素子の変換効率は、光導波路を伝搬する光
と周期状の分極反転構造間のオーバラップに大きく依存
する。このため、高効率の光波長変換素子を実現するた
め、周期的分極反転構造の厚みを増大し、光導波路との
オーバラップを高める構造が提案されている。
2. Description of the Related Art In the field of optical information processing, a small-sized short-wavelength light source is required to realize a high-density optical disk and a high-definition display. Semiconductor lasers and quasi-phase matching (Quasi-Phas)
e-Match / hereinafter referred to as QPM) optical waveguide type wavelength conversion (Yamamoto et al., Optics Letters Vol. 16, No. 15, 1156)
(1991)) Second harmonic generation using a device (Second-Har
monic-Generation / hereinafter referred to as SHG). QP
The M-SHG element is composed of a periodically poled structure and an optical waveguide, and uses quasi-phase matching using the poled structure,
It is converted into a fundamental wave SHG propagating through the waveguide. The conversion efficiency of this type of optical wavelength conversion element largely depends on the overlap between the light propagating in the optical waveguide and the periodically poled structure. Therefore, in order to realize a highly efficient optical wavelength conversion element, a structure has been proposed in which the thickness of the periodically poled structure is increased and the overlap with the optical waveguide is increased.

【0003】分極反転構造の厚みを増大させる方法とし
て、基板の結晶軸を基板平面に対して、わずかに傾ける
方法が公知となっている。強誘電体結晶の分極反転部は
結晶軸に沿って成長するので、基板のC軸を結晶表面か
ら3°傾けた基板を用いると、分極反転は結晶内部に向
かって成長していくので、深い分極反転構造が形成可能
となる。従来の光波長変換素子としては、特開平9−2
148431号公報に記載されている。基板にMgドー
プLiNbO3を用い、基板結晶のX軸を基板の法線に
対して3°程度傾けている。この基板に周期状の分極反
転構造を形成することで深い分極反転が形成される。周
期状の分極反転構造に対し光導波路を形成することで深
い分極反転構造と光導波路のオーバラップを増大させる
ことが可能となり、高効率の光波長変換素子が構成でき
る。
As a method for increasing the thickness of the domain-inverted structure, a method has been known in which the crystal axis of the substrate is slightly inclined with respect to the plane of the substrate. Since the domain-inverted portion of the ferroelectric crystal grows along the crystal axis, using a substrate in which the C-axis of the substrate is inclined by 3 ° from the crystal surface, the domain-inverted portion grows toward the inside of the crystal, so A domain-inverted structure can be formed. As a conventional optical wavelength conversion element, Japanese Patent Laid-Open No. 9-2
No. 148431. The substrate is made of Mg-doped LiNbO 3, and the X axis of the substrate crystal is inclined by about 3 ° with respect to the normal to the substrate. By forming a periodic polarization inversion structure on this substrate, deep polarization inversion is formed. By forming an optical waveguide with respect to the periodic domain-inverted structure, it is possible to increase the overlap between the deep domain-inverted structure and the optical waveguide, and a highly efficient optical wavelength conversion element can be configured.

【0004】光導波路型波長変換デバイスを用いた短波
長光源の概略構成図を図9に示す。半導体レーザとし
て、分布ブラッグ反射(Distributed Bragg reflector
/以下、DBRと記す)領域を有する波長可変DBR半
導体レーザが用いられている。DBR領域を有する波長
可変半導体レーザを以下、波長可変DBR半導体レーザ
と記す。30は0.85μm帯の100mW級AlGa
As系DBR半導体レーザで、活性層領域31とDBR
領域32から構成される。DBR領域32への注入電流
を可変することにより、発振波長を可変することができ
る。波長変換素子である光導波路型波長変換デバイス3
3は、X板MgOドープLiNbO3基板上に形成され
た光導波路34と周期的な分極反転領域35より構成さ
れている。DBR半導体レーザ30の出射面より得られ
たレーザ光は、光導波路型波長変換デバイス33の光導
波路34に結合される。100mWのレーザ出力に対し
て60mWのレーザ光が光導波路に結合した。波長可変
DBR半導体レーザ30のDBR領域32への注入電流
量を制御し、発振波長を光導波路型波長変換デバイス3
3の位相整合波長許容度内に固定し、波長425nmの
ブルー光が10mW程度得られている。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a short wavelength light source using an optical waveguide type wavelength conversion device. As a semiconductor laser, Distributed Bragg reflector
(Hereinafter, referred to as DBR) tunable DBR semiconductor laser having a region. A tunable semiconductor laser having a DBR region is hereinafter referred to as a tunable DBR semiconductor laser. 30 is a 100 mW class AlGa in a 0.85 μm band.
An active layer region 31 and a DBR
It is composed of an area 32. By varying the injection current into the DBR region 32, the oscillation wavelength can be varied. Optical waveguide type wavelength conversion device 3 which is a wavelength conversion element
Numeral 3 comprises an optical waveguide 34 formed on an X-plate MgO-doped LiNbO 3 substrate and periodic domain-inverted regions 35. The laser light obtained from the emission surface of the DBR semiconductor laser 30 is coupled to the optical waveguide 34 of the optical waveguide type wavelength conversion device 33. A laser light of 60 mW was coupled to the optical waveguide for a laser output of 100 mW. The amount of current injected into the DBR region 32 of the wavelength tunable DBR semiconductor laser 30 is controlled to change the oscillation wavelength to the wavelength conversion device 3 of the optical waveguide type.
3, the blue light having a wavelength of 425 nm was obtained at about 10 mW.

【0005】SHGブルー光源を光ディスクに応用する
場合、光ピックアップに搭載されて用いられる。モジュ
ールから出射したブルー光は、コリメートレンズでコリ
メートされ、プリズムペアによりビーム整形され、偏光
ビームスプリッタ(以下、PBSと記す)およびλ/4
板を透過後、立ち上げミラーにより90度曲げられ、対
物レンズにより光ディスク上に集光される。光ディスク
からの反射光は、PBSで90度曲げられ、検出レンズ
とシリンドリカルレンズにより、フォトディテクタ(以
下、PDと記す)に導かれ、信号検出が行われる。この
光ピックアップを用いることにより、10GB以上の高
密度光ディスクの再生が実現される。
When the SHG blue light source is applied to an optical disk, it is mounted on an optical pickup and used. Blue light emitted from the module is collimated by a collimating lens, beam-shaped by a prism pair, and polarized beam splitter (hereinafter referred to as PBS) and λ / 4.
After passing through the plate, it is bent 90 degrees by the rising mirror, and focused on the optical disk by the objective lens. The reflected light from the optical disk is bent by 90 degrees by PBS, and guided to a photodetector (hereinafter, referred to as PD) by a detection lens and a cylindrical lens to detect a signal. By using this optical pickup, reproduction of a high-density optical disk of 10 GB or more is realized.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】プロトン交換導波路に
おいてプロトン濃度に依存した光導波路の伝搬損失が存
在する。このため光導波路の伝搬損失により光波長変換
素子の変換効率が低下するという課題があった。また、
結晶軸を基板の法線から傾けたオフカット基板を用いた
光波長変換素子において、プロトン交換により光導波路
を形成すると光導波路の伝搬損失が大幅に増大するとい
う課題があった。
In the proton exchange waveguide, there is a propagation loss of the optical waveguide depending on the proton concentration. For this reason, there is a problem that the conversion efficiency of the optical wavelength conversion element is reduced due to the propagation loss of the optical waveguide. Also,
In an optical wavelength conversion element using an off-cut substrate in which the crystal axis is inclined from the normal line of the substrate, there is a problem that when an optical waveguide is formed by proton exchange, the propagation loss of the optical waveguide greatly increases.

【0007】オフカット基板を用いた光波長変換素子か
ら出射されるSHG光の偏光軸が傾いている。このた
め、偏光を利用した分離光学系を利用する場合、偏光軸
の傾きにより偏光分離の分離率が低下する。従来の構成
図では、光源からの光が光ディスク面で反射されること
で、λ/4板を往復して偏光が90°回転して、偏光プ
リズムで反射されてディテクタで検出される。SHG光
の偏光が傾いていることで、偏光成分が増大しノイズが
増える。また磁界変調方式の光ディスクの場合、ディス
クからの信号検出は、偏光の回転角度により検出する。
このため光の偏光角の傾きは信号光の劣化の原因とな
る。
[0007] The polarization axis of the SHG light emitted from the light wavelength conversion element using the off-cut substrate is inclined. Therefore, when a separation optical system using polarized light is used, the separation ratio of polarized light separation decreases due to the inclination of the polarization axis. In the conventional configuration diagram, the light from the light source is reflected on the optical disk surface, so that the polarized light rotates 90 ° reciprocating through the λ / 4 plate, is reflected by the polarizing prism, and is detected by the detector. Since the polarization of the SHG light is inclined, the polarization component increases and noise increases. In the case of an optical disk of a magnetic field modulation type, a signal from the disk is detected based on a rotation angle of polarized light.
For this reason, the inclination of the polarization angle of the light causes deterioration of the signal light.

【0008】そこで、本発明は、上記の課題を解決し、
短波長光源を実現できる光波長変換素子および波長光源
を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems,
It is an object of the present invention to provide an optical wavelength conversion element and a wavelength light source that can realize a short wavelength light source.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の光波長変換素子は、LiNbxTa(1-x)
3(0≦x≦1)基板と、前記基板表面近傍に形成した
周期状分極反転構造と、前記基板表面近傍に形成したプ
ロトン交換導波路とを備え、前記プロトン交換導波路の
表面近傍の少なくとも一部に前記プロトン交換導波路の
中心部に対してプロトン濃度が低い部分を有している光
波長変換素子である。
Means for Solving the Problems To solve the above problems,
Therefore, the light wavelength conversion element of the present invention is made of LiNbxTa(1-x)O
Three(0 ≦ x ≦ 1) formed on the substrate and near the substrate surface
A periodic domain-inverted structure and a substrate formed near the substrate surface.
And a roton exchange waveguide.
At least part of the surface of the proton exchange waveguide near the surface
Light having a part where the proton concentration is lower than the center part
It is a wavelength conversion element.

【0010】また、本発明の光波長変換素子は、LiN
xTa(1-x)3(0≦x≦1)基板と、前記基板表面
近傍に形成した周期状分極反転構造と、光導波路とを備
え、前記基板のC軸が前記基板表面に対し0.5°〜2
°傾いていることを特徴とする。
[0010] The optical wavelength conversion element of the present invention is preferably composed of LiN.
b x Ta (1-x) O 3 (0 ≦ x ≦ 1) substrate, a periodically poled structure formed near the surface of the substrate, and an optical waveguide, wherein the C axis of the substrate is aligned with the surface of the substrate. 0.5 ° to 2
° characterized by tilting.

【0011】また、本発明の光波長変換素子の製造方法
は、LiNbxTa(1-x)3(0≦x≦1)基板を酸中
で熱処理して基板中のLiと酸中のプロトンとを交換し
基板表面にプロトン交換層を形成する第1プロトン交換
工程と、前記基板をLi塩中で熱処理して前記プロトン
交換層中のプロトンとLi塩中のLiをイオン交換する
第1の逆プロトン交換工程とを有する。
Further, the method of manufacturing an optical wavelength conversion element according to the present invention is characterized in that a LiNb x Ta (1-x) O 3 (0 ≦ x ≦ 1) substrate is heat-treated in an acid and Li in the substrate and Li in the acid are heat-treated. A first proton exchange step of exchanging protons to form a proton exchange layer on the surface of the substrate, and a first step of heat-treating the substrate in a Li salt to ion exchange protons in the proton exchange layer with Li in the Li salt. And a reverse proton exchange step.

【0012】また、本発明の短波長光源は、前記光波長
変換素子と、半導体レーザと、サブマウントとを備え、
前記サブマウント上に前記半導体レーザと前記光波長変
換素子を固定し、前記半導体レーザからの光を前記光波
長変換素子により波長変換している。
[0012] A short wavelength light source according to the present invention includes the optical wavelength conversion element, a semiconductor laser, and a submount.
The semiconductor laser and the optical wavelength conversion element are fixed on the submount, and the light from the semiconductor laser is wavelength-converted by the optical wavelength conversion element.

【0013】また、本発明の光学システムは、前記短波
長光源と、集光光学系と、記録媒体とを備え、前記短波
長光源からの光を前記記録媒体に照射することを特徴と
する。
The optical system according to the present invention includes the short-wavelength light source, a focusing optical system, and a recording medium, and irradiates the recording medium with light from the short-wavelength light source.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】従来の光波長変換素子は、結晶軸
を基板の法線に対し3°傾けることで分極反転の厚みを
増大し、高効率の光波長変換素子を実現していた。しか
しながら、結晶軸を基板の法線に対し傾けることで光波
長変換素子および光波長変換素子を用いた光源において
以下の課題を有することが明らかになった。発明者は、
LiNbO3を主成分とする非線形光学結晶基板に周期
的分極反転構造と光導波路からなる光波長変換素子の特
性を調べることで、以下の問題点が存在することを明ら
かにした。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A conventional light wavelength conversion device has realized a highly efficient light wavelength conversion device by increasing the thickness of polarization inversion by inclining the crystal axis by 3 ° with respect to the normal line of the substrate. However, it has been clarified that the tilt of the crystal axis with respect to the normal line of the substrate has the following problems in the light wavelength conversion device and the light source using the light wavelength conversion device. The inventor
By examining the characteristics of an optical wavelength conversion element comprising a periodically poled structure and an optical waveguide on a non-linear optical crystal substrate containing LiNbO 3 as a main component, it was clarified that the following problems existed.

【0015】1)プロトン交換濃度に依存して伝搬損失
が増大する。
1) Propagation loss increases depending on the proton exchange concentration.

【0016】2)結晶軸を傾けることで光導波路の伝搬
損失が増大する。
2) Increasing the crystal axis increases the propagation loss of the optical waveguide.

【0017】3)光導波路の導波損失の増大と共に耐光
損傷強度の劣化が生じる 光波長変換素子において、光導波路の伝搬損失は、変換
効率に大きな影響を与える。2次の非線形光学効果を利
用した光波長変換素子は、変換する入射光の2乗に比例
してSHG出力が増大する。このため、伝搬損失が増大
すると変換効率は伝搬損失に比例して減少することとな
り、光波長変換素子の特性を大きく劣化させる原因とな
っている。さらに伝搬損失の増大は導波光の吸収の増加
に影響し、吸収された光は光損傷や熱分布により光波長
変換素子の安定性を著しく損なう結果となる。特に高出
力のSHG光を得る場合には、光の吸収や光損傷は大き
な問題となる。光波長変換素子に利用されるプロトン交
換導波路の伝搬損失は1dB/cm程度であり、10m
W程度のSHG出力に対しては、大きな問題とならな
い。ところが10mW以上の高出力光を得るには、伝搬
損失を半分以下に大幅に低減する必要があることが実験
上明らかになった。
3) In the optical wavelength conversion device, the optical damage strength is deteriorated along with the increase in the waveguide loss of the optical waveguide. The propagation loss of the optical waveguide greatly affects the conversion efficiency. In an optical wavelength conversion element utilizing the second-order nonlinear optical effect, the SHG output increases in proportion to the square of the incident light to be converted. For this reason, when the propagation loss increases, the conversion efficiency decreases in proportion to the propagation loss, which causes the characteristics of the optical wavelength conversion element to be greatly deteriorated. Further, an increase in the propagation loss affects an increase in the absorption of the guided light, and the absorbed light significantly deteriorates the stability of the optical wavelength conversion element due to optical damage and heat distribution. In particular, when obtaining high-output SHG light, light absorption and light damage are serious problems. The propagation loss of the proton exchange waveguide used for the optical wavelength conversion element is about 1 dB / cm,
For a SHG output of about W, there is no major problem. However, experiments have shown that in order to obtain high output light of 10 mW or more, it is necessary to greatly reduce the propagation loss to less than half.

【0018】本実施の形態では、光導波路の伝搬損失を
低減する新たな導波路構造を提案することで上記問題を
解決使用とするものである。
This embodiment solves the above problem by proposing a new waveguide structure for reducing the propagation loss of the optical waveguide.

【0019】(実施の形態1)図1に本実施の形態の光
波長変換素子を示す。MgドープLiNbO3基板1上
に周期的分極反転領域2とプロトン交換光導波路3が形
成されている。基板表面には高屈折率クラッド層4が形
成され、導波路の表面近傍にはプロトン濃度の低い層5
が形成されている。基板のC軸は結晶表面に対し1.5
°傾いている。プロトン交換導波路は、プロトン交換と
アニール処理により形成されており、プロトン濃度は表
面から基板内部に向かってグレーディッドに減少してい
るが、プロトン交換層の表面近傍にはプロトン濃度の低
い層5を形成しているのがポイントである。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows an optical wavelength conversion element according to the present embodiment. On a Mg-doped LiNbO 3 substrate 1, a periodically poled region 2 and a proton exchange optical waveguide 3 are formed. A high refractive index cladding layer 4 is formed on the surface of the substrate, and a layer 5 having a low proton concentration is formed near the surface of the waveguide.
Are formed. The C axis of the substrate is 1.5
° tilted. The proton exchange waveguide is formed by proton exchange and annealing, and the concentration of protons decreases in a graded manner from the surface toward the inside of the substrate. It is the point that forms.

【0020】プロトン交換導波路は、LiNbO3基板
を酸中で熱処理することで基板中のLiと酸中のプロト
ンを交換することで形成される。その後アニール処理す
ることでプロトン濃度を低減して形成する。プロトン交
換層をアニール処理することで、低損失のプロトン交換
導波路の形成が可能となるが、アニール処理によるプロ
トン交換濃度の低減には限界がある。これは、プロトン
濃度はプロトン交換層の屈折率変化に比例するためであ
る。アニール処理によりプロトン濃度を下げすぎると光
導波路の屈折率変化が小さくなり、導波する光を十分閉
じ込めることが難しくなる。光導波路として存在する程
度にしかプロトン濃度の低減は難しい。
The proton exchange waveguide is formed by exposing the LiNbO 3 substrate to heat in an acid to exchange Li in the substrate with protons in the acid. Thereafter, an annealing process is performed to reduce the proton concentration. Annealing the proton exchange layer makes it possible to form a low-loss proton exchange waveguide, but there is a limit in reducing the proton exchange concentration by the annealing treatment. This is because the proton concentration is proportional to the change in the refractive index of the proton exchange layer. If the proton concentration is too low by the annealing treatment, the change in the refractive index of the optical waveguide becomes small, and it becomes difficult to sufficiently confine the guided light. It is difficult to reduce the proton concentration only to the extent that it exists as an optical waveguide.

【0021】またプロトン交換層をアニール処理すると
熱拡散によりプロトンが基板に拡散するが、この時のプ
ロトン濃度分布は図2(b)に示すようなグレーディッ
ドな分布形状を有する。図2(a)のアニール前のプロ
トン濃度分布からアニール処理により(b)の濃度分布
に変換する。このとき(a)の初期プロトン交換部分に
プロトン濃度の高い部分が形成され、この部分の導波損
失が特に大きい。図から分かるようにプロトン濃度分布
は基板表面が最大で内部に行くに従い減少する。プロト
ン交換導波路の屈折率分布はプロトン交換濃度分布に依
存する。即ち、光導波路として機能する程度のプロトン
濃度分布を維持するためには、プロトン交換導波路の表
面近傍にかなりプロトン濃度の高い部分を存在させる必
要がある。この部分がプロトン交換導波路の伝搬損失に
大きな影響を与えている。
When the proton exchange layer is annealed, protons diffuse into the substrate by thermal diffusion. At this time, the proton concentration distribution has a graded distribution shape as shown in FIG. The proton concentration distribution before annealing shown in FIG. 2A is converted into the concentration distribution shown in FIG. At this time, a portion having a high proton concentration is formed in the initial proton exchange portion (a), and the waveguide loss in this portion is particularly large. As can be seen from the figure, the proton concentration distribution decreases as the substrate surface reaches its maximum at the inside. The refractive index distribution of the proton exchange waveguide depends on the proton exchange concentration distribution. That is, in order to maintain a proton concentration distribution that functions as an optical waveguide, it is necessary to make a portion having a considerably high proton concentration exist near the surface of the proton exchange waveguide. This portion has a great effect on the propagation loss of the proton exchange waveguide.

【0022】本発明では、このプロトン濃度の高い光導
波路表面近傍に着目し、図3に示すように、光導波路の
表面近傍において、プロトン濃度を下げることで、光導
波路の伝搬損失を大幅に低減することを可能にした。さ
らに、光導波路表面のプロトン交換濃度を低減すること
で耐光損傷強度を向上させ、高出力な光波長変換素子の
作製を可能にした。特に初期プロトン交換を行った部分
の厚みにおけるプロトン濃度を低減することが有効であ
った。
In the present invention, attention is paid to the vicinity of the surface of the optical waveguide having a high proton concentration, and as shown in FIG. 3, by lowering the proton concentration near the surface of the optical waveguide, the propagation loss of the optical waveguide is greatly reduced. Made it possible. Furthermore, by reducing the proton exchange concentration on the surface of the optical waveguide, the light damage resistance was improved, and a high-output optical wavelength conversion device could be manufactured. In particular, it was effective to reduce the proton concentration in the thickness of the portion where the initial proton exchange was performed.

【0023】また、オフカット基板においてはプロトン
濃度に対する導波損失の依存性が顕著に現れることが分
かった。X板(基板表面の法線がX軸と平行)の結晶軸
をわずかに傾けたオフカット基板ではプロトン濃度によ
る伝搬損失の増大が通常のX板に比べて顕著に現れた。
X板におけるプロトン交換導波路ではプロトン濃度がア
ニール前に比べて20%程度以下に低下すれば、プロト
ン濃度に依存した導波損失はほとんど無視できる程度に
低下する。これに対してオフカット基板ではアニール前
に比べてプロトン濃度が15%以下になっても、かなり
の導波損失が存在し、さらなるプロトン濃度の低減が必
要となることが分かった。しかしながら、さらなるプロ
トン濃度の低減は光導波路の屈折率変化の大幅な低減を
必要とし、その結果光導波路の閉じ込めを極端に低下さ
せる結果となった。
It has also been found that the dependence of the waveguide loss on the proton concentration appears remarkably in the off-cut substrate. In an off-cut substrate in which the crystal axis of the X plate (the normal to the substrate surface is parallel to the X axis) was slightly inclined, the increase in propagation loss due to the proton concentration was more remarkable than in the ordinary X plate.
In the proton exchange waveguide of the X plate, if the proton concentration is reduced to about 20% or less as compared with that before annealing, the waveguide loss depending on the proton concentration is reduced to a negligible level. On the other hand, even when the proton concentration of the off-cut substrate was 15% or less as compared with that before annealing, considerable waveguide loss was present, and it was found that the proton concentration had to be further reduced. However, further reduction of the proton concentration required a drastic reduction in the change in the refractive index of the optical waveguide, resulting in extremely reduced confinement of the optical waveguide.

【0024】具体的には、X板の結晶において結晶Y軸
を中心にX、Z軸をθ°回転させた。Xオフカット基板
について調べたところ。θが0.5°以上でオフカット
基板とXカット基板との伝搬損失に差が観測された。1
°以上で伝搬損失は10%以上増大し、オフカット角度
と共に伝搬損失は増大した。すなわち、・アニールした
プロトン交換導波路においては表面近傍に存在するプロ
トン交換濃度の高い部分が、光導波路の伝搬損失となっ
ている。
Specifically, in the crystal of the X plate, the X and Z axes were rotated by θ ° about the crystal Y axis. A study on the X off-cut substrate. When θ was 0.5 ° or more, a difference was observed in the propagation loss between the off-cut substrate and the X-cut substrate. 1
Above °, the propagation loss increased by 10% or more, and the propagation loss increased with the off-cut angle. That is, in the annealed proton exchange waveguide, a portion having a high proton exchange concentration existing near the surface is a propagation loss of the optical waveguide.

【0025】・オフカット基板においては、プロトン交
換濃度の増大による伝搬損失が顕著になり、アニール処
理による伝搬損失の低減に限界がある。の2点が、新し
い課題として見いだされた。
In the off-cut substrate, the propagation loss due to an increase in the proton exchange concentration becomes remarkable, and there is a limit to the reduction in the propagation loss due to the annealing treatment. The two points were found as new issues.

【0026】これらの課題を解決するため、本発明では
新たな導波路構造について提案する。即ち、オフカット
基板におけるプロトン交換導波路の表面近傍においてプ
ロトン濃度の低い層を形成する構成である。この構成
で、上記の2点の課題が解決することを見いだした。光
導波路表面近傍のプロトン濃度を低減することで、光導
波路の屈折率変化を維持し、同時に伝搬損失の主原因と
なっている表面近傍の層を除去することが可能となる。
この効果は特にオフカット基板に対して顕著に現れた。
In order to solve these problems, the present invention proposes a new waveguide structure. That is, a layer having a low proton concentration is formed near the surface of the proton exchange waveguide in the off-cut substrate. It has been found that this configuration solves the above two problems. By reducing the concentration of protons near the surface of the optical waveguide, it is possible to maintain the refractive index change of the optical waveguide and to remove a layer near the surface, which is a main cause of propagation loss.
This effect was particularly noticeable for off-cut substrates.

【0027】また表面のプロトン濃度の高い層をエッチ
ング等によって除去する方法も考えられるが、エッチン
グ等により表面除去を行うとプロトン交換導波路にエッ
チングによるダメージが残る。特に周期状の分極反転構
造は反転部と非反転部間でエッチング特性が異なるた
め、分極反転構造に従った凹凸が生じる。その結果、新
たな伝搬損失の発生を伴うという問題が生じた。また、
表面のプロトン交換濃度を低減することで、光導波路が
埋め込み型となり導波モードが基板の深さ方向で対称構
造となり、半導体レーザ、光ファイバ、導波路、レンズ
による結合等の光結合の効率が大幅に向上した。
A method of removing a layer having a high proton concentration on the surface by etching or the like can be considered. However, if the surface is removed by etching or the like, damage due to etching remains in the proton exchange waveguide. In particular, since the periodic domain-inverted structure has different etching characteristics between the inverting portion and the non-inverting portion, irregularities are generated according to the domain-inverted structure. As a result, there is a problem that a new propagation loss occurs. Also,
By reducing the proton exchange concentration on the surface, the optical waveguide becomes a buried type, the waveguide mode becomes symmetrical in the depth direction of the substrate, and the efficiency of optical coupling such as coupling by a semiconductor laser, an optical fiber, a waveguide, and a lens is improved. Significantly improved.

【0028】図2(b)に示したように従来のプロトン
交換導波路では屈折率分布が深さ方向に非対称なため導
波路を伝搬する導波光のモードプロファイルは非対称構
造となっていた。このため対称構造の電界分布を有する
半導体レーザ、光ファイバ、レンズ等との結合におい
て、モードのミスマッチによる結合効率の劣化が生じて
いた。これに対しプロトン交換導波路表面のプロトンを
低減することで、導波路の屈折率分布が基板の厚み方向
に対称に近くなった。このため結合効率を大幅に増大す
ることが可能となった。
As shown in FIG. 2B, in the conventional proton exchange waveguide, since the refractive index distribution is asymmetric in the depth direction, the mode profile of the guided light propagating through the waveguide has an asymmetric structure. Therefore, in coupling with a semiconductor laser, an optical fiber, a lens, or the like having a symmetric electric field distribution, the coupling efficiency is deteriorated due to a mode mismatch. On the other hand, by reducing the protons on the surface of the proton exchange waveguide, the refractive index distribution of the waveguide became closer to symmetric in the thickness direction of the substrate. For this reason, the coupling efficiency can be greatly increased.

【0029】次に、本発明の光導波路の作製方法につい
て述べる。従来のプロトン交換導波路をアニールする方
法ではプロトン交換層の表面近傍においてプロトン濃度
を低減させるのは不可能である。そこでLi塩中でプロ
トン交換層を熱処理することでプロトン交換層のプロト
ンとLi塩中のLiの交換を行い、プロトン交換層表面
プロトン交換濃度を低減する方法を導入した。
Next, a method for manufacturing the optical waveguide of the present invention will be described. It is impossible to reduce the proton concentration near the surface of the proton exchange layer by the conventional method of annealing the proton exchange waveguide. Therefore, a method was introduced in which protons in the proton exchange layer were exchanged with Li in the Li salt by heat-treating the proton exchange layer in the Li salt to reduce the proton exchange concentration on the surface of the proton exchange layer.

【0030】作製方法は図4に示すように(a)LiN
bO3基板表面21にTaのマスクパターン22を形成
する。(b)基板をピロ燐酸中で200℃7min程度
熱処理して、非マスク部分に選択的にプロトン交換層2
3を形成する。(c)Taマスクを除去後、330℃で
2時間程度アニール処理しする。(d)Li塩(ここで
はLiNO3を用いた)中で250℃1時間程度熱処理
しプロトン交換濃度の低い部分24を形成する。(e)
330℃で1時間程度アニール処理する。(d)の熱処
理でプロトン交換中のプロトンがLi塩中のLiと交換
されて(逆プロトン交換)、プロトン交換層の表面近傍
のプロトン濃度を低減できる。
As shown in FIG. 4, the manufacturing method is as follows.
A mask pattern 22 of Ta is formed on the surface 21 of the bO 3 substrate. (B) The substrate is heat-treated in pyrophosphoric acid at 200 ° C. for about 7 minutes, and the proton-exchange layer
Form 3 (C) After removing the Ta mask, annealing is performed at 330 ° C. for about 2 hours. (D) Heat treatment in a Li salt (here, LiNO 3 is used) at 250 ° C. for about 1 hour to form a portion 24 having a low proton exchange concentration. (E)
Anneal at 330 ° C. for about 1 hour. In the heat treatment (d), protons in the proton exchange are exchanged for Li in the Li salt (reverse proton exchange), so that the proton concentration near the surface of the proton exchange layer can be reduced.

【0031】この方法によりプロトン交換導波路を作製
して伝搬損失を比較した。オフカット基板においては伝
搬損失に大きな差が見られた。1.5°オフカットの基
板を用いたところ、表面のプロトン交換層を低減するこ
とで、伝搬損失は2dB/cmから1dB/cm以下に
なり、伝搬損失が大幅に低減されるのが確認された。ま
た、逆プロトン交換することで、プロトン交換により劣
化した結晶性が回復するため、非線形光学効果、電気光
学効果、音響光学効果等の確定数が増大し、特性の向上
が図れた。
A proton exchange waveguide was manufactured by this method, and the propagation loss was compared. In the off-cut substrate, a large difference was observed in the propagation loss. When a substrate with a 1.5 ° off-cut was used, it was confirmed that the propagation loss was reduced from 2 dB / cm to 1 dB / cm or less and the propagation loss was significantly reduced by reducing the proton exchange layer on the surface. Was. Further, by performing the reverse proton exchange, the crystallinity deteriorated by the proton exchange is recovered, so that the number of determined non-linear optical effects, electro-optical effects, acousto-optical effects, and the like is increased, and the characteristics are improved.

【0032】次に、高屈折率クラッド構造について述べ
る。光波長変換素子の変換効率向上を目的として、光導
波路の表面に導波層より高い屈折率を有するクラッド層
(以下、高屈折率クラッドとする)を堆積した構造が提
案を提案している。高屈折率クラッド層により光の閉じ
込めを強化し、かつ基本波と高調波間のオーバラップを
増大することが可能となり、変換効率の向上が図れる。
しかしながら、プロトン交換導波路に高屈折率クラッド
層を適用することは、伝搬損失の点から見ると適切では
ない。先述したように、アニール処理したプロトン交換
導波は表面近傍にプロトン濃度が高く伝搬損失の大きな
層を有する。
Next, the high refractive index cladding structure will be described. For the purpose of improving the conversion efficiency of the optical wavelength conversion element, a structure in which a clad layer having a higher refractive index than the waveguide layer (hereinafter, referred to as a high refractive index clad) is deposited on the surface of the optical waveguide has been proposed. The high-refractive-index cladding layer enhances the light confinement and increases the overlap between the fundamental wave and the harmonic, thereby improving the conversion efficiency.
However, applying a high refractive index cladding layer to a proton exchange waveguide is not appropriate in terms of propagation loss. As described above, the annealed proton exchange waveguide has a layer having a high proton concentration and a large propagation loss near the surface.

【0033】図5に示すように、高屈折率クラッドをも
たない光導波路における電界分布(a)に比べ、高屈折
率クラッド層を備えた光導波路における導波光の電界分
布(b)は、屈折率の高い表面近傍に引き上げ閉じ込め
を強化する。しかしながら、高屈折率クラッドにより、
プロトン交換導波路の伝搬損失の大きな表面層における
電界分布の割合が大きくなり導波損失を増大させる。高
屈折率クラッド層を有する光導波路において、プロトン
交換導波路の表面近傍にプロトン濃度を低減すること
は、伝搬損失低減と高効率化を達成できるという利点を
有するため非常に好ましい。また、高屈折率クラッドと
表面プロトン濃度を低減した導波路を組み合わせること
で閉じ込めの強い光導波路の実現が可能となる。
As shown in FIG. 5, the electric field distribution (b) of the guided light in the optical waveguide having the high refractive index cladding layer is different from the electric field distribution (a) in the optical waveguide having no high refractive index cladding. Pull up near the surface with high refractive index to enhance confinement. However, due to the high refractive index cladding,
The ratio of the electric field distribution in the surface layer of the proton exchange waveguide where the propagation loss is large increases, and the waveguide loss increases. In an optical waveguide having a high-refractive-index cladding layer, it is very preferable to reduce the proton concentration near the surface of the proton-exchanged waveguide because it has the advantages of reducing propagation loss and increasing efficiency. In addition, by combining a high refractive index clad with a waveguide having a reduced surface proton concentration, an optical waveguide with strong confinement can be realized.

【0034】プロトン交換導波路の表面近傍においてプ
ロトン濃度を低減すると光導波路の実効屈折率が大幅に
減少し導波路の閉じ込めが劣化する。これはプロトン交
換導波路における屈折率分布は表面近傍のプロトン濃度
の高い層が最も大きな屈折率を有し、光導波路の実効屈
折率の増大を実現しているからである。表面プロトン濃
度を低減することは、この層を除去することに相当する
ため導波路の実効屈折率は大幅に低減する。これを補
い、さらに実効屈折率を増大させる手段として高屈折率
クラッド層を有する導波路構造は最適な構造である。
When the proton concentration is reduced near the surface of the proton exchange waveguide, the effective refractive index of the optical waveguide is greatly reduced, and the confinement of the waveguide is deteriorated. This is because the refractive index distribution in the proton exchange waveguide is such that the layer having a high proton concentration near the surface has the largest refractive index and realizes an increase in the effective refractive index of the optical waveguide. Reducing the surface proton concentration is equivalent to removing this layer, which significantly reduces the effective refractive index of the waveguide. A waveguide structure having a high-refractive-index cladding layer is an optimal structure as a means for compensating for this and further increasing the effective refractive index.

【0035】高屈折率クラッドは表面のプロトン濃度を
低減した光導波路と組み合わせることにより、高い閉じ
込めと低損失な光導波路構造を実現できる有効な構造と
なる。高屈折率クラッドの材料としてはNb25を主成
分とした酸化物膜が有効である。Nb25は短波長域ま
での優れた透過特性を有し、基板であるLiNbO3
り高い屈折率を有する。さらに、通常のスパッタ装置に
より容易に光学薄膜が堆積可能であるため、非常に好ま
しい。またGaN,AlN等の窒化物膜も透過特性に優
れているため好ましい。
By combining the high refractive index cladding with an optical waveguide having a reduced proton concentration on the surface, it becomes an effective structure capable of realizing an optical waveguide structure with high confinement and low loss. An oxide film containing Nb 2 O 5 as a main component is effective as a material for the high refractive index cladding. Nb 2 O 5 has excellent transmission characteristics up to a short wavelength range, and has a higher refractive index than LiNbO 3 as a substrate. Further, it is very preferable because an optical thin film can be easily deposited by a normal sputtering apparatus. Also, nitride films such as GaN and AlN are preferable because of their excellent transmission characteristics.

【0036】次に高屈折率クラッド層の吸収係数につい
て述べる。高屈折率クラッド層を光導波路上に形成する
ことで、光導波路の閉じ込めが強化される。導波光のパ
ワー密度が増大することで、光波長変換素子の変換効率
を大幅に向上させることが可能となる。しかしながら、
光波長変換素子への高屈折率クラッドの適用において
は、その吸収係数の低減が大きな課題となることが、明
らかになった。周期状の分極反転構造を利用した光波長
変換素子は、位相整合波長許容度が非常に狭く半値全幅
で0.1nm程度である。このため素子全長に渡る温度
の均一性は数℃以下に均一化する必要がある。温度分布
が大きくなると位相整合状態の不均一が生じ変換効率が
大幅に低下する。高屈折率クラッド層に吸収が存在する
と導波光による温度分布が発生する。光波長変換素子に
おいて発生する第二高調波は伝搬方向に対して距離の2
乗に比例して増大する。
Next, the absorption coefficient of the high refractive index cladding layer will be described. By forming the high refractive index cladding layer on the optical waveguide, confinement of the optical waveguide is enhanced. By increasing the power density of the guided light, the conversion efficiency of the optical wavelength conversion element can be significantly improved. However,
It has become clear that reducing the absorption coefficient is a major issue in applying a high refractive index cladding to an optical wavelength conversion device. An optical wavelength conversion element using a periodic polarization inversion structure has a very narrow phase matching wavelength tolerance of about 0.1 nm in full width at half maximum. For this reason, it is necessary to make the temperature uniformity over the entire length of the element less than several degrees Celsius. When the temperature distribution becomes large, the phase matching state becomes non-uniform, and the conversion efficiency is greatly reduced. If absorption exists in the high refractive index cladding layer, a temperature distribution due to guided light occurs. The second harmonic generated in the optical wavelength conversion element has a distance of 2 with respect to the propagation direction.
It increases in proportion to the power.

【0037】従って、伝搬方向に距離の2乗特性に比例
したSHG光の分布が生じる。このためSHG光の吸収
が存在すると光導波路の伝搬方向に温度分布が発生す
る。この温度分布が光波長変換素子の特性劣化の要因と
なる。具体的に示すとクラッド層に求められるのはSH
G光、特に450〜400nmの波長に対する吸収係数
の低減である。クラッド層に存在する導波光の電界分布
の割合は全体数%である。クラッドの吸収によるSHG
パワーの減衰を計算すると、クラッドの級数係数k=1
-3のときで1mmあたり50%程度、k=10-4のと
きでも5%以上の光が吸収される。SHG出力10mW
以上発生した場合に、クラッドの吸収による光導波路の
温度分布を数℃以下に低減するには吸収係数を最低でも
k=10-4以下に押さえないと吸収による光波長変換素
子の温度分布は発生し、特性劣化が発生することが分か
った。
Accordingly, a distribution of SHG light is generated in the propagation direction that is proportional to the square characteristic of the distance. Therefore, if SHG light is absorbed, a temperature distribution occurs in the propagation direction of the optical waveguide. This temperature distribution becomes a factor of characteristic deterioration of the optical wavelength conversion element. Specifically, what is required for the cladding layer is SH.
Reduction of the absorption coefficient for G light, especially for wavelengths of 450 to 400 nm. The ratio of the electric field distribution of the guided light existing in the cladding layer is several percent in total. SHG due to cladding absorption
When the power attenuation is calculated, the series coefficient of the cladding k = 1
About 50% per 1 mm is absorbed at 0 -3 , and 5% or more is absorbed even at k = 10 -4 . SHG output 10mW
In the case where the above occurs, in order to reduce the temperature distribution of the optical waveguide due to the absorption of the clad to several degrees Celsius or less, the temperature distribution of the optical wavelength conversion element due to the absorption occurs unless the absorption coefficient is kept at least k = 10 -4 or less. However, it was found that characteristic deterioration occurred.

【0038】従って、高屈折率クラッドに要求されるの
はSHG光の波長400〜450nmに対して吸収係数
を10-4以下の特性である。そのためには、まず短波長
域における吸収が非常に少ない材料を用いる。また、成
膜条件に対しても低損失化を実現するための条件設定が
必要となる。このような短波長における低吸収特性を実
現する材料としては、Nb25を主成分とする酸化膜が
非常に好ましい。またGaN,AlN等の窒化物膜も透
過特性に優れているため好ましい。
Therefore, what is required for the high-refractive-index cladding is a characteristic in which the SHG light has an absorption coefficient of 10 -4 or less for wavelengths of 400 to 450 nm. For that purpose, first, a material having very low absorption in a short wavelength region is used. Also, it is necessary to set conditions for realizing low loss for the film forming conditions. As a material for realizing such low absorption characteristics at a short wavelength, an oxide film containing Nb 2 O 5 as a main component is very preferable. Also, nitride films such as GaN and AlN are preferable because of their excellent transmission characteristics.

【0039】次に、耐光損傷特性について述べる。光損
傷とは光の強度により光導波路の屈折率に変化が生じる
現象でLiNbO3において顕著に現れる。光損傷は光
導波路を利用する場合に問題となる現象で、屈折率変化
や屈折率分布を生じることで光導波路を利用したデバイ
ス特性の不安定性や特性劣化の原因となる。光損傷の発
生するパワー(耐光損傷強度)を増大させることは、光
導波路の安定性にとって重要な課題である。表面層のプ
ロトン濃度を低減することで耐光損傷強度の大幅な増大
が可能となった。プロトン濃度の増大は光導波路の伝搬
損失の増大と共に伝搬光に対する吸収損失の増大を引き
起こす。
Next, the light damage resistance will be described. Optical damage is a phenomenon in which the refractive index of an optical waveguide changes depending on the intensity of light, and is noticeable in LiNbO 3 . Optical damage is a phenomenon that becomes a problem when an optical waveguide is used, and changes in refractive index and refractive index distribution cause instability and deterioration of device characteristics using an optical waveguide. Increasing the power at which optical damage occurs (light damage resistance) is an important issue for the stability of an optical waveguide. By reducing the proton concentration in the surface layer, the light damage resistance can be greatly increased. An increase in the proton concentration causes an increase in the propagation loss of the optical waveguide and an increase in the absorption loss for the propagating light.

【0040】伝搬光の吸収は導波路の温度分布差増大の
要因となり、さらに光損傷による屈折率変化の原因とな
る。我々の実験では400nm帯のSHG光を発生させ
た場合、通常の導波路においては10mW程度の導波光
に対しては安定した出力動作を示したが、20mW以上
のSHG光に対しては光損傷による導波光特性の不安定
化が生じた。これに対し、プロトン交換層の表面近傍の
プロトン濃度を低減した導波路構造を用いると、40m
W以上のSHG光の導波に対しても安定な導波特性を実
現できた。プロトン交換層の表面近傍のプロトン濃度を
低減することで、耐光損傷強度を大幅に向上することが
可能となった。
The absorption of the propagating light causes an increase in the temperature distribution difference in the waveguide, and further causes a change in the refractive index due to optical damage. In our experiments, when SHG light in the 400 nm band was generated, a stable output operation was demonstrated for a waveguide light of about 10 mW in a normal waveguide, but optical damage was observed for SHG light of 20 mW or more. Causes the waveguide light characteristics to become unstable. On the other hand, when a waveguide structure having a reduced proton concentration near the surface of the proton exchange layer is used, 40 m
Stable waveguide characteristics can be realized even for SHG light of W or more. By reducing the proton concentration in the vicinity of the surface of the proton exchange layer, it was possible to greatly improve the light damage resistance.

【0041】次に、本発明の根拠となるプロトン交換濃
度と伝搬損失の関係について述べる。プロトン交換濃度
が光導波路の伝搬損失に影響を与えることは、公知であ
った。しかしながら、オフカット基板におけるプロトン
交換と伝搬損失の関係については明らかにされていな
い。通常のプロトン交換導波路はプロトン交換を施した
後、アニール処理を行い、プロトン濃度を低減すること
で、導波損失の低減を図っていた。プロトン交換導波路
の伝搬損失は、Z板、X板、Y板の順に大きくなり、3
次元導波路の場合は伝搬方向に依存して導波損失が決ま
る。半導体レーザとの直接結合における偏光方向の一致
を実現するにはX板またはY板が有効である。さらに伝
搬損失を考慮するとX板がもっとも望ましい。
Next, the relationship between the proton exchange concentration and the propagation loss, which are the basis of the present invention, will be described. It has been known that the proton exchange concentration affects the propagation loss of an optical waveguide. However, the relationship between proton exchange and propagation loss in an off-cut substrate has not been clarified. In a normal proton exchange waveguide, after performing proton exchange, annealing treatment is performed to reduce the proton concentration, thereby reducing waveguide loss. The propagation loss of the proton exchange waveguide increases in the order of the Z plate, the X plate, and the Y plate.
In the case of a dimensional waveguide, the waveguide loss is determined depending on the propagation direction. An X plate or a Y plate is effective for achieving the coincidence of polarization directions in direct coupling with a semiconductor laser. The X plate is most desirable in consideration of the propagation loss.

【0042】通常X板の場合、プロトン交換濃度をプロ
トン交換後の半分以下にアニール処理する程度で伝搬損
失の低減は完了し、その後アニール処理を続けても伝搬
損失の低減には効果がないことが知られていた。ところ
が、結晶軸のX板からわずかに傾けた、いわゆるオフカ
ット基板においては、この特性が大きく異なることが見
いだされた。使用した基板は3°オフカット基板のMg
ドープLiNbO3であった。プロトン交換を0.2μ
m程度施し、アニール処理330℃210分間行うこと
でプロトン交換層を2μm程度まで拡大した。プロトン
はアニール処理により基板内部に熱拡散し、濃度分布は
表面から基板内部に向かってグレーディッドに減衰す
る。表面のプロトンの濃度はプロトン交換直後の10%
以下に減衰していた。
Normally, in the case of the X-plate, the reduction of the propagation loss is completed only by annealing the proton exchange concentration to less than half of that after the proton exchange, and the subsequent annealing treatment has no effect on the reduction of the propagation loss. Was known. However, it has been found that in a so-called off-cut substrate that is slightly tilted from the X-axis of the crystal axis, this characteristic is greatly different. The substrate used was 3 ° off-cut substrate Mg.
It was doped LiNbO 3 . 0.2μ proton exchange
m, and the annealing treatment was performed at 330 ° C. for 210 minutes to expand the proton exchange layer to about 2 μm. Protons are thermally diffused into the substrate by the annealing treatment, and the concentration distribution is attenuated in a graded manner from the surface toward the inside of the substrate. Proton concentration on the surface is 10% immediately after proton exchange
It had decayed below.

【0043】ところが、オフカット基板においてはプロ
トン濃度をアニール処理により極端に低下した。この様
な場合においても、プロトン濃度に依存する伝搬損失が
存在することが、発見された。特に初期のプロトン交換
が形成された表面の0.2μm程度の領域において化学
損傷による伝搬損失増大が顕著に存在することが分かっ
た。オフカット基板においては、プロトン交換表面近傍
の伝搬損失低減が重要であることが分かった。さらに、
この表面層における伝搬損失を大幅に低減する方法とし
て表面近傍のプロトン交換濃度を低減させる方法が非常
に有効であることが見いだされた。すなわち、プロトン
交換層の表面近傍におけるプロトン濃度をプロトン交換
層内部の濃度に対し低減することで、光導波路の伝搬損
失を大幅に低減することが可能となった。
However, in the off-cut substrate, the proton concentration was extremely lowered by the annealing treatment. It has been discovered that even in such cases, there is a propagation loss dependent on the proton concentration. In particular, it has been found that there is a remarkable increase in propagation loss due to chemical damage in a region of about 0.2 μm on the surface where the initial proton exchange was formed. It has been found that it is important for the off-cut substrate to reduce the propagation loss near the proton exchange surface. further,
As a method of greatly reducing the propagation loss in the surface layer, it has been found that a method of reducing the proton exchange concentration near the surface is very effective. That is, by reducing the proton concentration in the vicinity of the surface of the proton exchange layer with respect to the concentration inside the proton exchange layer, the propagation loss of the optical waveguide can be significantly reduced.

【0044】なお、本発明の光波長変換素子の導波路構
造は、図1に示すようにプロトン交換交換導波路の表面
全体を逆プロトン交換することで、光導波路の表面全体
にプロトン濃度の低い逆プロトン交換層を形成する構造
であったが、さらに、逆プロトン交換層を図6に示すよ
うに、導波路の中心部分に限って形成すると、より高効
率の光波長変換素子の構成が可能となる。光導波路の伝
搬損失の主な要因となっているのは、アニール前のプロ
トン交換部分であり、アニール処理により拡大したプロ
トン交換導波路におけるプロトン濃度の高い部分、即ち
導波路の中心部分である。従って、この部分を逆プロト
ン交換することで、導波路の低損失化が可能となる。さ
らに、逆プロトン交換部分を導波路中心部分に限ること
で、逆プロトン交換の面積を最低限に押さえることが可
能となる。逆プロトン交換はプロトン交換による屈折率
変化を低減させるため、導波路の実効屈折率の低下を招
き、導波路の閉じ込めを劣化させる。
The waveguide structure of the optical wavelength conversion device of the present invention has a low proton concentration over the entire surface of the optical waveguide by performing reverse proton exchange on the entire surface of the proton exchange exchange waveguide as shown in FIG. Although the structure was such that an inverse proton exchange layer was formed, if the inverse proton exchange layer was further formed only at the center of the waveguide as shown in FIG. 6, a more efficient optical wavelength conversion device could be configured. Becomes The main factor of the propagation loss of the optical waveguide is the proton exchange portion before annealing, and the high proton concentration portion of the proton exchange waveguide expanded by the annealing process, that is, the central portion of the waveguide. Therefore, by performing reverse proton exchange on this portion, it is possible to reduce the loss of the waveguide. Further, by limiting the reverse proton exchange portion to the center portion of the waveguide, it is possible to minimize the reverse proton exchange area. Inverse proton exchange reduces the refractive index change due to proton exchange, so that the effective refractive index of the waveguide is reduced and the confinement of the waveguide is deteriorated.

【0045】従って、逆プロトン交換の面積を導波路中
央部に限ることで、逆プロトン交換面積を制限し、プロ
トン交換層の屈折率低下を抑圧できる。その結果、より
強い閉じ込めを有する光導波路の形成が可能となり、高
効率の光波長変換素子が形成できた。作製プロセスはプ
ロトン交換用のマスクを逆プロトン交換に適用すること
でアライメンフリーの作製が可能となる。具体的には図
4に示した作製プロセスとほぼ同じである。変更する点
は(c)のアニール工程において、Taの選択マスクを
除去せずにアニール処理する点である。プロトン交換層
は、導波路深さ方向、幅方向に2倍以上に拡散する。そ
の後、Li塩中で熱処理すると導波路表面の中心近傍に
逆プロトン交換層(プロトン濃度の低い層)が形成され
る。
Therefore, by limiting the area of the reverse proton exchange to the central part of the waveguide, the area of the reverse proton exchange can be limited, and the decrease in the refractive index of the proton exchange layer can be suppressed. As a result, an optical waveguide having stronger confinement can be formed, and a highly efficient optical wavelength conversion element can be formed. In the fabrication process, alignment-free fabrication becomes possible by applying a proton exchange mask to reverse proton exchange. Specifically, it is almost the same as the manufacturing process shown in FIG. The point to be changed is that in the annealing step (c), annealing is performed without removing the Ta selection mask. The proton exchange layer diffuses twice or more in the depth direction and width direction of the waveguide. Thereafter, when heat treatment is performed in a Li salt, an inverse proton exchange layer (a layer having a low proton concentration) is formed near the center of the waveguide surface.

【0046】(実施の形態2)ここでは、本発明の他の
光波長変換素子の構造について述べる。光波長変換素子
の高効率化のためオフカット基板が使用されている。オ
フカット基板を用いることで分極反転厚みが増大し、光
導波路とのオーバラップの増加が可能となるため、変換
効率の向上が図れる。X板の結晶において結晶Y軸を中
心にX、Z軸をθ°回転させたときのθをオフカット角
度とすると、分極反転層厚みはオフカット角と共に増大
する。厚い分極反転構造を形成するためにはオフカット
角の大きな結晶が必要となる。通常3°程度のオフカッ
ト基板が使用されている。ところが、前述したようにプ
ロトン交換導波路を利用する場合には、オフカット角度
の増大と共に、伝搬損失の大幅な増大が観測された。さ
らに、高屈折率クラッドとプロトン交換導波路を併用す
る場合にはさらに導波損失が増大する結果となった。オ
フカット基板について調べたところ。θが0.5°以上
でオフカット基板とXカット基板との伝搬損失に差が観
測された。また、θが3°以上の結晶では、伝搬損失は
2dB/cm以上あった。そこで、オフカット角度を
1.5°にすると導波損失は1dB/cm以下に低減す
ることが可能となった。
(Embodiment 2) Here, the structure of another optical wavelength conversion element of the present invention will be described. An off-cut substrate is used to increase the efficiency of the light wavelength conversion element. The use of an off-cut substrate increases the thickness of the domain inversion and increases the overlap with the optical waveguide, so that the conversion efficiency can be improved. Assuming that θ when the X and Z axes are rotated by θ ° around the crystal Y axis in the crystal of the X plate is the offcut angle, the thickness of the domain-inverted layer increases with the offcut angle. In order to form a thick domain inversion structure, a crystal having a large off-cut angle is required. Usually, an off-cut substrate of about 3 ° is used. However, when the proton exchange waveguide is used as described above, a significant increase in the propagation loss was observed with an increase in the off-cut angle. Further, when the high-refractive-index clad and the proton exchange waveguide are used together, the result is that the waveguide loss is further increased. I checked off-cut substrates. When θ was 0.5 ° or more, a difference was observed in the propagation loss between the off-cut substrate and the X-cut substrate. In the case of a crystal having θ of 3 ° or more, the propagation loss was 2 dB / cm or more. Therefore, when the off-cut angle is set to 1.5 °, the waveguide loss can be reduced to 1 dB / cm or less.

【0047】一方、深い分極反転を形成する観点から見
ると、形成される分極反転厚みはθの減少と共に小さく
なる。θが0.5°以下になると通常のX板と同等の分
極反転厚みしか得られなくなるため、分極反転厚みを考
慮すると0.5°以上のオフカット角が必要である。さ
らに伝搬損失を考慮すると基板のオフカット角は0.5
〜2°が最も望ましい。反転厚みの増大による光波長変
換素子の高効率化を実現するには、1°〜2°がさらに
好ましい。また、オフカット角度を2°以下にすると耐
光損傷強度の向上も図れた。光導波路の伝搬損失の低減
により光損傷の発生が抑圧された結果である。
On the other hand, from the viewpoint of forming a deep polarization inversion, the thickness of the polarization inversion formed becomes smaller as θ decreases. When θ is 0.5 ° or less, only a domain-inverted thickness equivalent to that of a normal X plate can be obtained. Therefore, in consideration of the domain-inverted thickness, an off-cut angle of 0.5 ° or more is required. Further considering the propagation loss, the off-cut angle of the substrate is 0.5
~ 2 ° is most desirable. In order to realize high efficiency of the light wavelength conversion element by increasing the inversion thickness, 1 ° to 2 ° is more preferable. When the off-cut angle is set to 2 ° or less, the light damage resistance is improved. This is the result of suppressing the occurrence of optical damage by reducing the propagation loss of the optical waveguide.

【0048】また、プロトン交換導波路表面のプロトン
濃度を低減するとさらに導波損失の低減が図れた。ま
た、前述したようにオフカットの基板を用いる場合、高
屈折率クラッドの影響は大きい。オフカットの基板を用
いると導波モードの電界分布が基板表面に引きつけられ
る。このためオフカット基板を用いた場合の伝搬損失が
大幅に増大する結果となる。高屈折率クラッドを用いる
場合にオフカット角を2°以下に設定することは非常に
重要である。
Further, when the proton concentration on the surface of the proton exchange waveguide was reduced, the waveguide loss was further reduced. When an off-cut substrate is used as described above, the influence of the high refractive index cladding is large. When an off-cut substrate is used, the electric field distribution of the guided mode is attracted to the substrate surface. As a result, the propagation loss when using the off-cut substrate is greatly increased. It is very important to set the off-cut angle to 2 ° or less when using a high refractive index clad.

【0049】なお、本発明では、結晶のX軸が基板表面
と垂直なX板のX、Z軸をY軸(基板に平行)を中心に
僅かに傾けたXオフカット基板について述べた。X板は
Y板に比べてプロトン交換時の化学損傷が少なく低損失
なプロトン交換導波路の形成が可能であるからである。
これに対し、Y板結晶のYZ軸をX軸を中心に僅かに傾
けたYオフカット基板の使用についても検討した。Yオ
フカット基板は結晶表面と結晶のX軸が平行な関係にあ
る。Yオフカット基板とXオフカット基板の大きな違い
は形成される分極反転構造にある。Yオフカット基板の
分極反転はXオフカット基板に比べ深い反転形成が可能
であり、かつ断面形状が左右対称な矩形形状に近い。こ
れに対してXオフカット基板に形成される分極反転は断
面が三角形状であり左右非対称性を有している。
In the present invention, the X off-cut substrate in which the X and Z axes of the X plate whose crystal X-axis is perpendicular to the substrate surface is slightly inclined about the Y-axis (parallel to the substrate) has been described. This is because the X plate can form a low-loss proton exchange waveguide with less chemical damage during proton exchange than the Y plate.
On the other hand, the use of a Y off-cut substrate in which the YZ axis of the Y plate crystal is slightly inclined about the X axis was also studied. In the Y-offcut substrate, the crystal surface and the X-axis of the crystal are in a parallel relationship. The major difference between the Y-offcut substrate and the X-offcut substrate lies in the domain-inverted structure formed. The polarization inversion of the Y off-cut substrate can be formed deeper than that of the X off-cut substrate, and the cross-sectional shape is close to a symmetrical rectangular shape. On the other hand, the polarization inversion formed on the X off-cut substrate has a triangular cross section and has left-right asymmetry.

【0050】光導波路と分極反転構造のオーバラップよ
り変換効率を計算すると、Yオフカットの分極反転構造
を用いるとXオフカット分極反転に比べ1.5倍の変換
効率が得られることが分かった。結晶構造から考察する
とXオフカットの結晶構造は左右対称構造であり、分極
反転構造も左右対称な分極反転構造が形成されると思わ
れたが、実際に形成された分極反転構造はYオフカット
基板において高効率な反転構造が形成されることが見い
だされた。従って、Yオフカット基板を用いることでよ
り高効率な光波長変換素子が形成できた。Yオフカット
基板を用いる場合に問題となるのが、光導波路の伝搬損
失である。Yオフカット基板を用いて光導波路型の波長
変換素子を作製する場合に、低損失の光導波路の形成が
課題となる。
When the conversion efficiency was calculated from the overlap between the optical waveguide and the domain-inverted structure, it was found that the use of the Y-offcut domain-inverted structure provided 1.5 times the conversion efficiency as compared with the X-offcut domain-inverted structure. . Considering the crystal structure, the crystal structure of the X-off cut is a symmetrical structure, and it is thought that the domain-inverted structure also forms a symmetrical domain-inverted structure. It has been found that a highly efficient inversion structure is formed in the substrate. Therefore, a more efficient light wavelength conversion element could be formed by using the Y off-cut substrate. A problem when using a Y off-cut substrate is the propagation loss of the optical waveguide. When manufacturing an optical waveguide type wavelength conversion element using a Y off-cut substrate, formation of a low-loss optical waveguide becomes an issue.

【0051】Y板はX板に比べて低損失のプロトン交換
導波路の形成が難しいからである。Y板に低損失のプロ
トン交換を形成するには、プロトン交換時の化学損傷を
低減する必要がある。通常プロトン交換に用いられてい
るピロ燐酸、安息香酸等はプロトン交換時の解離定数が
大きいため化学損傷による導波損失増大が発生する。こ
のため、低損失化には酸性の弱い(解離定数の小さい)
酸が必要となる。ペーハで3以上の弱酸をプロトン交換
用の酸で用いることが好ましい。またプロトン交換以外
の方法で光導波路を形成することで化学損傷を低減でき
る。例えば、結晶を加工してそれ自体を光導波路として
用いる表面加工による導波路形成法を利用すれば、プロ
トン交換を用いず結晶自体を光導波路に利用できるため
低損失の光導波路形成が可能となる。
This is because it is difficult to form a proton exchange waveguide having a lower loss in the Y plate than in the X plate. In order to form low-loss proton exchange on the Y plate, it is necessary to reduce chemical damage during proton exchange. Pyrophosphoric acid, benzoic acid, and the like, which are usually used for proton exchange, have a large dissociation constant during proton exchange, and thus increase waveguide loss due to chemical damage. Therefore, weak acidity (small dissociation constant)
Acid is required. It is preferred to use at least three weak acids in the proton exchange acid. Also, chemical damage can be reduced by forming an optical waveguide by a method other than proton exchange. For example, by using a waveguide forming method by processing a crystal and using the surface itself as an optical waveguide, the crystal itself can be used for the optical waveguide without using proton exchange, so that a low-loss optical waveguide can be formed. .

【0052】Yオフカット基板はXオフカット基板に比
べ化学損傷を受けやすいためプロトン濃度に依存する伝
搬損失の増大も顕著に現れる。このため、光導波路の表
面近傍のプロトン濃度の低減による導波路の低損失効果
はより顕著に現れた。通常Yオフカット板に形成した導
波路はXオフカット基板に形成した導波路に対し1.5
倍以上の導波損失をもつが、逆プロトン交換処理により
表面近傍のプロトン濃度を低減することで、通常のXオ
フカット基板よりも導波損失の小さな導波路が形成でき
ることを確認した。これによってYオフカット基板にお
いても、低損失の導波路形成が可能となり高出力のSH
G素子実現が可能となった。
Since the Y off-cut substrate is more susceptible to chemical damage than the X off-cut substrate, an increase in the propagation loss depending on the proton concentration also appears remarkably. For this reason, the low loss effect of the waveguide due to the reduction of the proton concentration near the surface of the optical waveguide appeared more remarkably. Normally, the waveguide formed on the Y-offcut plate is 1.5 times smaller than the waveguide formed on the X-offcut substrate.
Although the waveguide loss is twice or more, it was confirmed that a waveguide having a smaller waveguide loss than a normal X off-cut substrate can be formed by reducing the proton concentration near the surface by the reverse proton exchange treatment. As a result, a low-loss waveguide can be formed even on a Y off-cut substrate, and a high-output SH
The G element can be realized.

【0053】(実施の形態3)実施の形態1で示した光
波長変換素子の特性について述べる。図1に示した光波
長変換素子を作製し、その特性評価を行った。作製方法
は、周期状2.8μm程度の分極反転を電界印加法によ
り形成した。電極除去後に光導波路用のマスクパターン
を形成し、ピロ燐酸中で熱処理することで、深さ0.2
μm程度のプロトン交換層を形成する。アニール処理を
行いプロトン交換層を1μm程度に拡大した後、Li塩
中で熱処理し、逆プロトン交換層を0.2μm程度形成
する。逆プロトン交換層を初期プロトン交換の厚み以上
に形成することで、光導波路の伝搬損失を大幅に低減で
きる。さらに光導波路をアニール処理して深さ2μm程
度の光導波路を形成する。導波路上にNb25膜を0.
2μm程度堆積する。光導波路の両端面を光学研磨する
ことで光導波路の入射部および出射部を形成した。
(Embodiment 3) The characteristics of the optical wavelength conversion element shown in Embodiment 1 will be described. The optical wavelength conversion device shown in FIG. 1 was manufactured, and its characteristics were evaluated. The fabrication method was such that a periodic polarization inversion of about 2.8 μm was formed by an electric field application method. After removing the electrodes, a mask pattern for an optical waveguide is formed, and a heat treatment is performed in pyrophosphoric acid to a depth of 0.2.
A proton exchange layer of about μm is formed. After performing an annealing treatment to expand the proton exchange layer to about 1 μm, heat treatment is performed in a Li salt to form a reverse proton exchange layer of about 0.2 μm. By forming the reverse proton exchange layer more than the thickness of the initial proton exchange, the propagation loss of the optical waveguide can be significantly reduced. Further, the optical waveguide is annealed to form an optical waveguide having a depth of about 2 μm. An Nb 2 O 5 film is formed on the waveguide in a 0.
Deposit about 2 μm. Optical input and output portions of the optical waveguide were formed by optically polishing both end surfaces of the optical waveguide.

【0054】作製した光波長変換素子の特性を評価し
た。光波長変換素子に波長820nmの基本波を入力す
ると波長410nmのSHG光に波長変換することがで
きた。基本波60mWの入力に対し、30mWのSHG
出力が得られ変換効率50%を達成した。作製した光波
長変換素子は基本波の伝搬損失を従来の1dB/cmか
ら0.5dB/cmに低減することが可能となった。S
HG光に対する伝搬損失も大幅に低減した結果、光波長
変換素子の変換効率を1.5倍に増大できた。さらに、
光損傷特性についても特性向上が観測された。本発明の
光波長変換素子の構造により、波長410nmのSHG
伝搬損失が大幅に低減した。この結果、SHG光の吸収
が低減され光導波路伝搬方向における温度分布の発生、
および光損傷の発生が飛躍的に低減された。従来の光波
長変換素子では10〜20mW以上のSHG光に対して
は、出力の不安定性が生じたが、本発明の光波長変換素
子においては40mW以上の高出力SHG光に対しても
安定な出力が得られた。
The characteristics of the manufactured light wavelength conversion device were evaluated. When a fundamental wave having a wavelength of 820 nm was input to the optical wavelength conversion element, the wavelength could be converted into SHG light having a wavelength of 410 nm. 30mW SHG for 60mW fundamental wave input
Output was obtained and conversion efficiency of 50% was achieved. The manufactured optical wavelength conversion element can reduce the propagation loss of the fundamental wave from 1 dB / cm to 0.5 dB / cm. S
As a result of greatly reducing the propagation loss with respect to HG light, the conversion efficiency of the optical wavelength conversion element could be increased 1.5 times. further,
Improvements in the optical damage characteristics were also observed. Due to the structure of the optical wavelength conversion element of the present invention, SHG having a wavelength of 410 nm
The propagation loss has been greatly reduced. As a result, the absorption of SHG light is reduced, and a temperature distribution is generated in the optical waveguide propagation direction,
And the occurrence of optical damage was dramatically reduced. In the conventional optical wavelength conversion device, output instability occurred for SHG light of 10 to 20 mW or more, but in the optical wavelength conversion device of the present invention, the output was unstable even for high output SHG light of 40 mW or more. Output was obtained.

【0055】(実施の形態4)ここでは本発明の光波長
変換素子の製造方法について述べる。プロトン交換した
LiNbO3基板をLi塩中で熱処理することで結晶中
のプロトンがLiと交換される逆プロトン交換が可能と
なる。この現象を利用した高効率の光波長変換素子の製
造方法について述べる。
(Embodiment 4) Here, a method for manufacturing an optical wavelength conversion element of the present invention will be described. By heat-treating the proton-exchanged LiNbO 3 substrate in a Li salt, reverse proton exchange in which protons in the crystal are exchanged with Li becomes possible. A method for manufacturing a high-efficiency optical wavelength conversion device utilizing this phenomenon will be described.

【0056】まず、非線形光学定数の増大による高効率
化について述べる。通常のLiNbO3結晶は、結晶育
成が容易なコングルエント組成の結晶である。これは、
結晶中のLi/Nbの比が完全結晶の1/1ではなく、
育成が容易は48/52程度の比率の結晶である。とこ
ろが最近になって、結晶育成技術の進歩によりLi/N
b比が1/1の完全結晶の育成が可能となり、その非線
形光学定数が従来のコングルエント組成のLiNbO3
に比べ、1.2倍程度高いことが確認されている。しか
しながら、完全結晶の育成は難しく大型基板を入手する
ことは現在不可能である。
First, a description will be given of how to increase the efficiency by increasing the nonlinear optical constant. Ordinary LiNbO 3 crystals are crystals having a congruent composition that facilitates crystal growth. this is,
The ratio of Li / Nb in the crystal is not 1/1 of the perfect crystal,
Crystals having a ratio of about 48/52 are easily grown. However, recently, with the progress of crystal growth technology, Li / N
It is possible to grow a perfect crystal having a b ratio of 1/1, and its nonlinear optical constant is changed to that of a conventional congruent composition LiNbO 3.
It has been confirmed that it is about 1.2 times higher than that of. However, it is difficult to grow a perfect crystal, and it is currently impossible to obtain a large substrate.

【0057】我々は、逆プロトン交換工程を利用して完
全結晶に近い結晶をコングルエント組成のLiNbO3
結晶から作製可能であることを見いだした。作製工程
は、LiNbO3結晶にプロトン交換を施し、さらにプ
ロトン交換層を逆プロトン交換する方法である。プロト
ン交換を行うと結晶内に過剰なプロトンが注入される。
これを逆プロトン交換することで結晶内のLi濃度を高
めることが可能となった。この結果、結晶表面にLi濃
度の高い層が形成され、この層の組成が完全結晶に近い
ことから非線形定数の大きな結晶表面層が形成できた。
さらにプロトン交換工程と逆プロトン交換工程を繰り返
すことで、より完全結晶に近い表面層の形成が可能とな
り、その層の厚みを深さ方向に増大することが可能とな
った。また形成した完全結晶に近い層にプロトン交換を
施して光導波路を形成する事で、高い非線形光学定数を
有する光波長変換素子の製造が可能となった。
We used the reverse proton exchange step to convert crystals close to perfect crystals into LiNbO 3 having a congruent composition.
We found that it can be made from crystals. The production process is a method in which proton exchange is performed on the LiNbO 3 crystal, and further, the proton exchange layer undergoes reverse proton exchange. When proton exchange is performed, excess protons are injected into the crystal.
By subjecting this to reverse proton exchange, it was possible to increase the Li concentration in the crystal. As a result, a layer having a high Li concentration was formed on the crystal surface, and the composition of this layer was close to a perfect crystal, so that a crystal surface layer having a large nonlinear constant could be formed.
Further, by repeating the proton exchange step and the reverse proton exchange step, a surface layer closer to a perfect crystal can be formed, and the thickness of the layer can be increased in the depth direction. Also, by performing proton exchange on a layer close to the formed perfect crystal to form an optical waveguide, an optical wavelength conversion element having a high nonlinear optical constant can be manufactured.

【0058】結晶表面に完全結晶層を形成することで、
この層を導波層とした高効率の光波長変換素子の形成が
可能となる。分極反転を形成した基板表面を本発明の方
法で完全結晶化し、これを薄膜化して導波路構造として
用いることで、周期状分極反転構造を有する完全結晶L
iNbO3の形成が可能となる。光導波路を3次元化す
ることで高効率の光波長変換素子の形成も可能となる。
さらに、基板結晶としてオフカット基板を用いることで
周期状の分極反転構造の形成が容易になった。
By forming a perfect crystal layer on the crystal surface,
It becomes possible to form a highly efficient optical wavelength conversion element using this layer as a waveguide layer. By completely crystallizing the substrate surface on which the domain inversion has been formed by the method of the present invention, making this into a thin film and using it as a waveguide structure, a complete crystal L having a periodic domain inversion structure
iNbO 3 can be formed. By making the optical waveguide three-dimensional, a highly efficient optical wavelength conversion element can be formed.
Furthermore, the use of an off-cut substrate as the substrate crystal facilitated the formation of a periodically poled structure.

【0059】(実施の形態5)実施の形態2で示した光
波長変換素子を用いて短波長光源を作製した本発明の短
波長光源の断面図を図7に示す。Siサブマウント10
上に、AlGaAs系の波長可変DBR半導体レーザ1
1と光波長変換素子12を固定している。光波長変換素
子12は、周期状の分極反転構造2とプロトン交換導波
路3から形成され、プロトン交換導波路のプロトン濃度
分布は表面近傍で小さくなっている。
(Embodiment 5) FIG. 7 is a cross-sectional view of a short wavelength light source of the present invention in which a short wavelength light source is manufactured using the light wavelength conversion element described in the second embodiment. Si submount 10
Above, an AlGaAs-based tunable DBR semiconductor laser 1
1 and the optical wavelength conversion element 12 are fixed. The optical wavelength conversion element 12 is formed of a periodically poled structure 2 and a proton exchange waveguide 3, and the proton concentration distribution of the proton exchange waveguide is small near the surface.

【0060】半導体レーザの導波光の電界分布は深さ方
向、厚み方向共に対称構造となっている。これに対し、
通常のプロトン交換とアニール処理により形成するプロ
トン交換導波路は、深さ方向にグレーディッドな屈折率
分布となっている。このためプロトン交換導波路を導波
する導波光の電界分布は深さ方向に非対称になってい
る。対称構造の電界分布を有する半導体レーザと、非対
称構造の電界分布を有するプロトン交換導波路を直接結
合で結合する場合、光の伝搬損失は結合部分で1dB以
上存在した。これに対しプロトン交換導波路の表面のプ
ロトン交換濃度を減少させることで、導波路の電界分布
を対称構造に近づけることが可能となった。この結果、
結合損失を0.5dB以下に大幅に低減することが可能
となり、高効率結合により光波長変換素子の出力特性を
1.2倍以上向上することが可能となった。また、作製
した光波長変換素子は、高効率で、耐損傷強度に優れる
ため、100mW出力の半導体レーザを用いて30mW
以上の高出力の短波長光源を実現することが可能となっ
た。
The electric field distribution of the guided light of the semiconductor laser has a symmetric structure in both the depth direction and the thickness direction. In contrast,
A proton exchange waveguide formed by ordinary proton exchange and annealing has a graded refractive index distribution in the depth direction. Therefore, the electric field distribution of the guided light guided through the proton exchange waveguide is asymmetric in the depth direction. When a semiconductor laser having an electric field distribution having a symmetric structure and a proton exchange waveguide having an electric field distribution having an asymmetric structure are directly coupled, the propagation loss of light was 1 dB or more at the coupling portion. On the other hand, by reducing the proton exchange concentration on the surface of the proton exchange waveguide, the electric field distribution of the waveguide can be made closer to a symmetric structure. As a result,
The coupling loss can be significantly reduced to 0.5 dB or less, and the output characteristics of the optical wavelength conversion element can be improved by 1.2 times or more by high efficiency coupling. In addition, the manufactured optical wavelength conversion element has high efficiency and excellent damage resistance.
The above-described high-output short-wavelength light source can be realized.

【0061】また、光波長変換素子を構成する基板のオ
フカット角度も短波長光源の特性に大きな影響を与え
る。オフカット基板を用いると出射する光の偏光軸がオ
フカット角度に比例して傾く。このため出射光の偏光軸
に対して他の偏光成分が含まれることになる。例えば3
°以上のオフカット角を有する基板を用いる場合、ビー
ムの光軸を基に光学系を設計した場合、偏光成分として
5%以上の直交偏光成分が含まれる。偏光を利用する光
学系においては直交成分の光はノイズ成分となる。これ
に対し2°以下のオフカット角の基板を用いれば直交偏
光成分の光は3%以下となりノイズ成分を大幅に低減で
きた。
The off-cut angle of the substrate constituting the light wavelength conversion element also has a significant effect on the characteristics of the short wavelength light source. When an off-cut substrate is used, the polarization axis of emitted light is inclined in proportion to the off-cut angle. Therefore, another polarized light component is included in the polarized light axis of the emitted light. For example, 3
When a substrate having an off-cut angle of not less than ° is used, when an optical system is designed based on the optical axis of a beam, an orthogonal polarization component of 5% or more is included as a polarization component. In an optical system using polarized light, the light of the orthogonal component becomes a noise component. On the other hand, when a substrate having an off-cut angle of 2 ° or less is used, the light of the orthogonal polarization component becomes 3% or less, and the noise component can be greatly reduced.

【0062】さらに、プロトン交換導波路の表面近傍の
プロトン濃度を低減させることで、光導波路を伝搬する
光のモードプロファイルを導波路深さ方向に対して対称
な構造に近づけることが可能となった。この結果、本発
明の光波長変換素子を用いた短波長光源からの出射光ビ
ームは中心対称に近いビームとなり、集光特性が大幅に
向上した。従来の構成では、ビーム整形等によるビーム
品質の向上が必要であったが、本発明の短波長光源は、
ビーム整形を用いることなく、回折限界に近い集光特性
が得られた。出射ビームの品質が大幅に向上したためで
ある。
Further, by reducing the proton concentration near the surface of the proton exchange waveguide, the mode profile of light propagating through the optical waveguide can be made closer to a structure symmetrical with respect to the waveguide depth direction. . As a result, the light beam emitted from the short-wavelength light source using the light wavelength conversion element of the present invention becomes a beam close to the center symmetry, and the light-collecting characteristics have been greatly improved. In the conventional configuration, it was necessary to improve the beam quality by beam shaping or the like.
The light-gathering characteristics close to the diffraction limit were obtained without using beam shaping. This is because the quality of the output beam has been greatly improved.

【0063】光波長変換素子とサブマウントの接合にお
いて、熱伝導は光源の安定性に大きな影響を与える。前
述したように、光波長変換素子の出力安定化には結晶の
温度分布の均一化は必要である。光波長変換素子をサブ
マウントに接合する際には、光波長変換素子より熱伝導
度の高い接着剤を用いることで、光波長変換素子の温度
分布の勾配を低減できた。この結果高出力のSHG光に
対しても、安定な出力特性を有する短波長光源が実現で
きた。
In joining the optical wavelength conversion element and the submount, heat conduction has a great effect on the stability of the light source. As described above, for stabilizing the output of the optical wavelength conversion element, it is necessary to make the temperature distribution of the crystal uniform. When bonding the optical wavelength conversion element to the submount, the gradient of the temperature distribution of the optical wavelength conversion element could be reduced by using an adhesive having higher thermal conductivity than the optical wavelength conversion element. As a result, a short-wavelength light source having stable output characteristics even for high-output SHG light was realized.

【0064】(実施の形態6)本発明の光学システムに
ついて図8を用いて説明する。図8に本発明の光情報処
理装置を示す。図8において、前述した短波長光源40
から出た出力40mWのビームは偏光ビームスプリッタ
51を透過し、λ/4偏光板55を通った後、レンズ5
2により情報再生媒体である光ディスク53に照射され
る。反射光は逆にレンズ52によりコリメートされ、偏
光板55、偏光ビームスプリッタ51で反射され、光検
出器54で信号が読みとられる。さらに、コヒーレント
光発生装置の出力を強度変調することで、光ディスク5
3に情報を書き込むことができる。本発明の光波長変換
素子は高効率、高出力特性を有するため、100mWの
半導体レーザを用いて40mWのSHG光の発生が可能
となる。このため、短波長光源を用いた光ディスクへの
情報の書き込みが容易に行えた。
(Embodiment 6) An optical system according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows an optical information processing apparatus according to the present invention. In FIG. 8, the short-wavelength light source 40 described above is used.
The beam having an output of 40 mW that has passed through the polarizing beam splitter 51 passes through the λ / 4 polarizing plate 55 and then passes through the lens 5.
2 irradiates an optical disc 53 as an information reproducing medium. Conversely, the reflected light is collimated by a lens 52, reflected by a polarizing plate 55 and a polarizing beam splitter 51, and a signal is read by a photodetector 54. Further, the output of the coherent light generation device is intensity-modulated so that the optical disk 5
3, information can be written. Since the optical wavelength conversion element of the present invention has high efficiency and high output characteristics, it is possible to generate 40 mW SHG light using a 100 mW semiconductor laser. For this reason, information could be easily written on the optical disk using the short wavelength light source.

【0065】また、本発明の短波長光源はビームの対称
性に優れるため、ビーム整形を用いることなる、回折限
界に近い集光特性が得られた。また、光波長変換素子の
基板のオフカット角を2°以下に押さえることにより、
出射ビームの偏光の傾きを2°以下に押さえることが可
能となり、他の偏光成分の混入によるノイズの発生を抑
圧できた。さらに高出力の青色光の発生が可能となるた
め、読み取りだけでなく、光ディスクへ情報を書き込む
ことも可能となった。半導体レーザを基本波光源として
用いることで、非常に小型になるため、民生用の小型の
光ディスク読み取り、記録装置にも利用できる。
The short-wavelength light source of the present invention has excellent beam symmetry, so that light-gathering characteristics close to the diffraction limit, which requires beam shaping, were obtained. Also, by suppressing the off-cut angle of the substrate of the optical wavelength conversion element to 2 ° or less,
The inclination of the polarization of the output beam can be suppressed to 2 ° or less, and the generation of noise due to the mixing of other polarization components can be suppressed. Furthermore, since high-output blue light can be generated, not only reading but also writing of information on an optical disc is possible. By using a semiconductor laser as a fundamental wave light source, the semiconductor laser becomes very small, so that it can also be used for a small consumer optical disk reading and recording device.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、プロトン
交換導波路を利用した光波長変換素子において、プロト
ン交換導波路表面に一部にプロトン濃度の低い層を形成
することで、光導波路の低損失化が可能となり、耐光損
傷特性の大幅な向上も実現できた。その結果、光波長変
換素子の高効率化、高出力化が可能となり、その実用効
果は大きい。
As described above, according to the present invention, in a light wavelength conversion device using a proton exchange waveguide, a layer having a low proton concentration is partially formed on the surface of the proton exchange waveguide to thereby provide an optical waveguide. The loss can be reduced, and the light damage resistance can be greatly improved. As a result, it is possible to increase the efficiency and output of the optical wavelength conversion element, and the practical effect is great.

【0067】また基板のオフカット角を0.5〜2°の
基板を用いることで、プロトン交換導波路の低損失化が
可能となりその実用効果は大きい。
By using a substrate having an off-cut angle of 0.5 to 2 °, the loss of the proton exchange waveguide can be reduced, and the practical effect is large.

【0068】またLiNbO3基板をプロトン交換し、
その後逆プロトン交換を行うことで、基板表面に完全結
晶に近い結晶構造の形成が可能となり、高非線形な結晶
材料が容易に形成できるため、その実用効果は大きい。
Further, the LiNbO 3 substrate is subjected to proton exchange,
By performing reverse proton exchange thereafter, a crystal structure close to a perfect crystal can be formed on the substrate surface, and a highly nonlinear crystal material can be easily formed.

【0069】また、上述した光波長変換素子を半導体レ
ーザとモジュール化した短波長光源により、高出力の短
波長光源が実現可能となり、その実用効果は大きい。
Further, a short-wavelength light source having a high output can be realized by a short-wavelength light source in which the above-mentioned optical wavelength conversion element is modularized with a semiconductor laser, and the practical effect is large.

【0070】また、この短波長光源を用いた光学システ
ムを構成することで、高出力の短波長光源を用いた光記
録装置の実現が可能となり、その実用効果は大きい。
By configuring an optical system using this short wavelength light source, an optical recording apparatus using a high output short wavelength light source can be realized, and its practical effect is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光波長変換素子の構成斜視図FIG. 1 is a configuration perspective view of an optical wavelength conversion element of the present invention.

【図2】プロトン交換導波路におけるプロトン濃度分布
を表す特性要因図
FIG. 2 is a characteristic factor diagram showing a proton concentration distribution in a proton exchange waveguide.

【図3】本発明の光導波路におけるプロトン濃度分布を
表す特性要因図
FIG. 3 is a characteristic factor diagram showing a proton concentration distribution in the optical waveguide of the present invention.

【図4】本発明の光波長変換素子の製造方法を示す図FIG. 4 is a diagram showing a method for manufacturing an optical wavelength conversion element of the present invention.

【図5】(a)従来の光導波路における導波光の電界分
布を表す特性要因図 (b)本発明の光導波路における導波光の電界分布を表
す特性要因図
5A is a characteristic factor diagram showing an electric field distribution of guided light in a conventional optical waveguide. FIG. 5B is a characteristic factor diagram showing an electric field distribution of guided light in an optical waveguide of the present invention.

【図6】本発明の他の光波長変換素子の構成斜視図FIG. 6 is a configuration perspective view of another optical wavelength conversion element of the present invention.

【図7】本発明の短波長光源の構成斜視図FIG. 7 is a configuration perspective view of a short wavelength light source according to the present invention.

【図8】本発明の光学システムの構成図FIG. 8 is a configuration diagram of an optical system according to the present invention.

【図9】従来の短波長光源の構成図FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional short wavelength light source.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 MgドープLiNbO3基板 2 周期的分極反転領域 3 プロトン交換光導波路 4 高屈折率クラッド層 5 プロトン濃度の低い層 10 Siサブマウント 11 DBR半導体レーザ 12 光波長変換素子 21 基板 22 Ta 23 プロトン交換層 24 プロトン交換濃度の低い部分 30 DBR半導体レーザ 31 活性層領域 32 DBR領域 33 光導波路型波長変換デバイス 34 光導波路 35 周期的な分極反転領域 40 短波長光源 51 偏光ビームスプリッタ 52 レンズ 53 光ディスク 54 ディテクタ 55 λ/4偏光板REFERENCE SIGNS LIST 1 Mg-doped LiNbO 3 substrate 2 Periodically domain-inverted region 3 Proton exchange optical waveguide 4 High refractive index cladding layer 5 Low proton concentration layer 10 Si submount 11 DBR semiconductor laser 12 Optical wavelength conversion element 21 Substrate 22 Ta 23 Proton exchange layer 24 Portion with Low Proton Exchange Concentration 30 DBR Semiconductor Laser 31 Active Layer Region 32 DBR Region 33 Optical Waveguide Wavelength Conversion Device 34 Optical Waveguide 35 Periodic Polarization Inversion Region 40 Short Wavelength Light Source 51 Polarization Beam Splitter 52 Lens 53 Optical Disk 54 Detector 55 λ / 4 polarizing plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森川 顕洋 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2K002 AA01 AA02 AB12 BA01 CA03 DA06 EA08 FA26 FA27 HA20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Akihiro Morikawa 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture F-term in Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (reference) 2K002 AA01 AA02 AB12 BA01 CA03 DA06 EA08 FA26 FA27 HA20

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】LiNbxTa(1-x)3(0≦x≦1)基
板と、 前記基板表面近傍に形成した周期状分極反転構造と、 前記基板表面近傍に形成したプロトン交換導波路とを備
え前記プロトン交換導波路の表面近傍の少なくとも一部
に前記プロトン交換導波路の中心部に対してプロトン濃
度が低い部分を有している光波長変換素子。
1. A LiNb x Ta (1-x) O 3 (0 ≦ x ≦ 1) substrate, a periodically poled structure formed near the substrate surface, and a proton exchange waveguide formed near the substrate surface An optical wavelength conversion element comprising: a portion having a lower proton concentration than a central portion of the proton exchange waveguide in at least a part near the surface of the proton exchange waveguide.
【請求項2】前記基板のC軸が前記基板表面に対し0.
5°以上傾いている請求項1記載の光波長変換素子。
2. The method according to claim 1, wherein the C axis of the substrate is 0.
The light wavelength conversion device according to claim 1, wherein the light wavelength conversion device is inclined by 5 ° or more.
【請求項3】前記基板のC軸が前記基板表面に対し0.
5°〜2°傾いている請求項1記載の光波長変換素子。
3. The method according to claim 1, wherein the C axis of the substrate is set at 0.
2. The light wavelength conversion device according to claim 1, wherein the light wavelength conversion device is inclined by 5 to 2 degrees.
【請求項4】LiNbxTa(1-x)3(0≦x≦1)基
板と、 前記基板表面近傍に形成した周期状分極反転構造と、 光導波路とを備え 前記基板のC軸が前記基板表面に対し0.5°〜2°傾
いていることを特徴とする光波長変換素子。
4. A substrate comprising: a LiNb x Ta (1-x) O 3 (0 ≦ x ≦ 1) substrate; a periodically poled structure formed in the vicinity of the substrate surface; and an optical waveguide. An optical wavelength conversion element, which is inclined by 0.5 ° to 2 ° with respect to the substrate surface.
【請求項5】前記基板表面が前記結晶のX軸と平行であ
る請求項1または4記載の光波長変換素子。
5. The light wavelength conversion element according to claim 1, wherein said substrate surface is parallel to an X axis of said crystal.
【請求項6】基板表面にクラッド層を有し、前記クラッ
ド層の屈折率が前記光導波路の屈折率より大きいことを
特徴とする請求項1または4記載の光波長変換素子。
6. The optical wavelength conversion device according to claim 1, further comprising a cladding layer on the surface of the substrate, wherein a refractive index of the cladding layer is larger than a refractive index of the optical waveguide.
【請求項7】前記光導波路がプロトン交換導波路である
請求項4記載の光波長変換素子。
7. The optical wavelength conversion device according to claim 4, wherein said optical waveguide is a proton exchange waveguide.
【請求項8】前記プロトン交換導波路の表面近傍にプロ
トン濃度が低い層を有している請求項7記載の光波長変
換素子。
8. An optical wavelength conversion element according to claim 7, further comprising a layer having a low proton concentration near the surface of said proton exchange waveguide.
【請求項9】前記光導波路を伝搬する高調波に対する前
記クラッド層の吸収係数が、波長400〜430nmの
光に対して、10-4以下である請求項6記載の光波長変
換素子。
9. The optical wavelength conversion element according to claim 6, wherein an absorption coefficient of the cladding layer for a harmonic propagating through the optical waveguide is 10 -4 or less for light having a wavelength of 400 to 430 nm.
【請求項10】前記高屈折率膜がNb25を主成分とす
るクラッド層である請求項6記載の光波長変換素子。
10. The optical wavelength conversion element according to claim 6, wherein said high refractive index film is a cladding layer containing Nb 2 O 5 as a main component.
【請求項11】LiNbxTa(1-x)3(0≦x≦1)
基板を酸中で熱処理して基板中のLiと酸中のプロトン
とを交換し基板表面に第1のプロトン交換層を形成する
第1プロトン交換工程と、 前記基板をLi塩中で熱処理して前記プロトン交換層中
のプロトンとLi塩中のLiをイオン交換し第1の逆プ
ロトン交換層を形成する第1の逆プロトン交換工程とを
有する光波長変換素子の製造方法。
11. LiNb x Ta (1-x) O 3 (0 ≦ x ≦ 1)
A first proton exchange step of exchanging Li in the substrate with protons in the acid by heat treating the substrate in an acid to form a first proton exchange layer on the substrate surface; A first reverse proton exchange step of ion-exchanging protons in the proton exchange layer with Li in a Li salt to form a first reverse proton exchange layer.
【請求項12】前記基板のC軸が前記基板表面に対し
0.5°以上傾いている請求項11記載の光波長変換素
子の製造方法。
12. The method according to claim 11, wherein the C-axis of the substrate is inclined at least 0.5 ° with respect to the surface of the substrate.
【請求項13】前記基板のC軸が前記基板表面に対し
0.5°〜2°傾いている請求項11記載の光波長変換
素子の製造方法。
13. The method of manufacturing an optical wavelength conversion element according to claim 11, wherein a C axis of said substrate is inclined by 0.5 ° to 2 ° with respect to said substrate surface.
【請求項14】前記工程に加えさらに第2のプロトン交
換層を形成する第2のプロトン交換工程を有する請求項
11記載の光波長変換素子に製造方法。
14. The method for manufacturing an optical wavelength conversion device according to claim 11, further comprising a second proton exchange step of forming a second proton exchange layer in addition to said step.
【請求項15】前記第1のプロトン交換層の深さと前記
第1の逆プロトン交換層の深さがほぼ等しい事を特徴と
する請求項11記載の光波長変換素子の製造方法。
15. The method according to claim 11, wherein the depth of the first proton exchange layer is substantially equal to the depth of the first reverse proton exchange layer.
【請求項16】前記第1のプロトン交換工程と前記第1
の逆プロトン交換工程とを交互に繰り返し行う請求項1
1記載の光波長変換素子の製造方法。
16. The first proton exchange step and the first proton exchange step.
And alternately repeating the reverse proton exchange step.
2. A method for manufacturing the optical wavelength conversion element according to 1.
【請求項17】請求項1〜10のいずれかに記載の光波
長変換素子と、 半導体レーザと、 サブマウントとを備え、 前記サブマウント上に前記半導体レーザと前記光波長変
換素子を固定し、 前記半導体レーザからの光を前記光波長変換素子により
波長変換している短波長光源。
17. An optical wavelength conversion device according to claim 1, comprising: a semiconductor laser; and a submount, wherein the semiconductor laser and the optical wavelength conversion device are fixed on the submount. A short-wavelength light source for converting light from the semiconductor laser by the optical wavelength conversion element.
【請求項18】前記光波長変換素子の前記クラッド層と
前記サブマウントが接着剤を介して接合され、 前記接着剤が前記光導波路より高い熱伝導率を有してい
る請求項16記載の短波長光源。
18. The short-circuit according to claim 16, wherein the clad layer of the optical wavelength conversion element and the submount are bonded via an adhesive, and the adhesive has a higher thermal conductivity than the optical waveguide. Wavelength light source.
【請求項19】前記17または18記載の短波長光源
と、 集光光学系と、 記録媒体とを備え、 前記短波長光源からの光を前記記録媒体に照射すること
を特徴とする光学システム。
19. An optical system comprising: the short-wavelength light source according to claim 17; a light-collecting optical system; and a recording medium, and irradiating the recording medium with light from the short-wavelength light source.
JP2001057748A 2001-03-02 2001-03-02 Optical wavelength conversion element, method of manufacturing for the same, short wavelength light source and optical system Pending JP2002258340A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001057748A JP2002258340A (en) 2001-03-02 2001-03-02 Optical wavelength conversion element, method of manufacturing for the same, short wavelength light source and optical system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001057748A JP2002258340A (en) 2001-03-02 2001-03-02 Optical wavelength conversion element, method of manufacturing for the same, short wavelength light source and optical system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002258340A true JP2002258340A (en) 2002-09-11

Family

ID=18917575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001057748A Pending JP2002258340A (en) 2001-03-02 2001-03-02 Optical wavelength conversion element, method of manufacturing for the same, short wavelength light source and optical system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002258340A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004219845A (en) * 2003-01-16 2004-08-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical waveguide device, coherent light source using the same, and optical apparatus provided with the same
WO2009004936A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-08 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Optical modulator and image recording device
JP2009222963A (en) * 2008-03-17 2009-10-01 Ngk Insulators Ltd Harmonics generating devices
US8784675B2 (en) 2010-09-30 2014-07-22 Dainippon Screen Mfg. Co. Ltd. Optical device, a method of manufacturing optical device, and exposure apparatus
US10197732B2 (en) 2016-08-26 2019-02-05 Corning Optical Communications LLC Methods for forming ion-exchanged waveguides in glass substrates
JP2020163107A (en) * 2019-03-28 2020-10-08 株式会社アドバンテスト Photoacoustic wave measurement apparatus

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004219845A (en) * 2003-01-16 2004-08-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical waveguide device, coherent light source using the same, and optical apparatus provided with the same
JP4545380B2 (en) * 2003-01-16 2010-09-15 パナソニック株式会社 Optical waveguide device, coherent light source using the same, and optical apparatus provided with the same
WO2009004936A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-08 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Optical modulator and image recording device
JP2009222963A (en) * 2008-03-17 2009-10-01 Ngk Insulators Ltd Harmonics generating devices
US7859743B2 (en) 2008-03-17 2010-12-28 Ngk Insulators, Ltd. Harmonics generating devices
JP4646333B2 (en) * 2008-03-17 2011-03-09 日本碍子株式会社 Harmonic generator
DE102009001450B4 (en) 2008-03-17 2022-05-19 Ngk Insulators, Ltd. System comprising a laser source and a harmonic generating device
US8784675B2 (en) 2010-09-30 2014-07-22 Dainippon Screen Mfg. Co. Ltd. Optical device, a method of manufacturing optical device, and exposure apparatus
US10197732B2 (en) 2016-08-26 2019-02-05 Corning Optical Communications LLC Methods for forming ion-exchanged waveguides in glass substrates
JP2020163107A (en) * 2019-03-28 2020-10-08 株式会社アドバンテスト Photoacoustic wave measurement apparatus
JP7252887B2 (en) 2019-03-28 2023-04-05 株式会社アドバンテスト Photoacoustic wave measurement device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4545380B2 (en) Optical waveguide device, coherent light source using the same, and optical apparatus provided with the same
US6002515A (en) Method for producing polarization inversion part, optical wavelength conversion element using the same, and optical waveguide
JP3460840B2 (en) Optical element, laser light source, laser device, and method for manufacturing optical element
US5515471A (en) Frequency doubler and short wave laser source using the same and optical data processing apparatus using the short wave laser source
JPH052203A (en) Production of waveguide type second harmonic wave generating element
JP3848093B2 (en) Optical waveguide device, optical wavelength conversion device, and optical waveguide device manufacturing method
JP3129028B2 (en) Short wavelength laser light source
JP4119508B2 (en) Optical wavelength conversion element and manufacturing method thereof, light generation apparatus and optical pickup using the element, and manufacturing method of polarization inversion unit
JP3907762B2 (en) Optical wavelength conversion element, short wavelength light generator and optical pickup
JP2003270467A (en) Method of manufacturing optical waveguide device, optical waveguide device, and coherent light source and optical apparatus using the optical waveguide device
US6785457B2 (en) Optical waveguide device and coherent light source and optical apparatus using the same
JP2002258340A (en) Optical wavelength conversion element, method of manufacturing for the same, short wavelength light source and optical system
JP3156444B2 (en) Short wavelength laser light source and method of manufacturing the same
US6519077B1 (en) Optical waveguide, optical wavelength conversion device, method for producing the same, short wavelength light generation apparatus using the same, optical information processing apparatus using the same, coherent light generation apparatus using the same, and optical system using the same
JPH1082921A (en) Optical waveguide substrate, optical waveguide parts, second harmonics generating device and manufacturing method of optical waveguide substrate
JP3050333B2 (en) Method for manufacturing second harmonic generation element
JP2725302B2 (en) Waveguide type wavelength conversion element
JP4084460B2 (en) Optical waveguide, optical wavelength conversion element, short wavelength light generator and optical pickup using the optical waveguide
JP7295467B2 (en) Optical element and its manufacturing method
JP3111786B2 (en) Short wavelength laser light source
JP2001194694A (en) Optical waveguide, optical wavelength conversion element and method for manufacturing the same as well as short wavelength generator, optical information processor, coherent light generator and optical system using the same
JP2001264554A (en) Optical device
JP2658381B2 (en) Waveguide type wavelength conversion element
JP3052693B2 (en) Optical wavelength conversion element, method of manufacturing the same, short wavelength coherent light generator using optical wavelength conversion element, and method of manufacturing optical wavelength conversion element
JPH03191332A (en) Production of optical waveguide and optical wavelength converting element