JP2003066257A - Optical waveguide type element and its production method - Google Patents

Optical waveguide type element and its production method

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JP2003066257A
JP2003066257A JP2001258049A JP2001258049A JP2003066257A JP 2003066257 A JP2003066257 A JP 2003066257A JP 2001258049 A JP2001258049 A JP 2001258049A JP 2001258049 A JP2001258049 A JP 2001258049A JP 2003066257 A JP2003066257 A JP 2003066257A
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optical waveguide
layer
refractive index
optical
loading
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JP2001258049A
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Tomoya Sugita
知也 杉田
Kiminori Mizuuchi
公典 水内
Kazuhisa Yamamoto
和久 山本
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an optical waveguide which is strong in the case of trapping a light with less waveguide loss in an optical waveguide element. SOLUTION: The optical waveguide element is constituted of an MgO dope LiNbO3 crystal baseboard 1, an burying type proton exchange optical waveguide 2 which is formed in the neighborhood of the front surface of the crystal baseboard 1 and a loaded layer 3 formed on the optical waveguide 2. The loaded layer 3 is formed by a double-layer structure which is constituted of two layers which are provided with a refractive index being larger than that of the optical waveguide 2, which consist of niobium oxide and which have different refractive index. Then the loaded layer 3 has the refractive index being higher according to the layer which is more separated from the optical waveguide 2.

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、強誘電体結晶基板
を用いた光導波路型素子及びその製造方法に関する。特
に、本発明は、コヒーレント光源を利用した、光情報処
理分野、光応用計測制御分野で使用される光導波路型波
長変換素子及びその製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical waveguide type device using a ferroelectric crystal substrate and a method for manufacturing the same. In particular, the present invention relates to an optical waveguide type wavelength conversion element that uses a coherent light source and is used in the fields of optical information processing and optical application measurement control, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】光導波路は、強い光閉じ込めと長い伝搬
距離を確保することができるため、光学素子の小型・集
積化を可能とする光波制御技術である。光導波路は、こ
れまでにも通信、光情報処理、計測などの広い分野で研
究され、光導波路型素子の開発及び製品化が活発に進め
られてきている。中でも、様々な光学的特性を有する強
誘電体結晶基板上に光導波路を形成することにより、例
えば、電気光学効果、音響光学効果、非線形光学効果を
利用した光変調器や波長変換素子といった応用が提案さ
れている。特に、波長変換素子として光導波路を適用す
ると、半導体レーザから出射されるレーザ光(基本波)
の波長を波長変換素子で変換し、短波長の光(高調波)
を得ることのできる小型の短波長光源を実現することが
できる。
2. Description of the Related Art An optical waveguide is a light wave control technique that enables compact and integrated optical elements because it can secure a strong optical confinement and a long propagation distance. Optical waveguides have been studied in a wide range of fields such as communication, optical information processing, and measurement, and development and commercialization of optical waveguide type devices have been actively promoted. Among them, by forming an optical waveguide on a ferroelectric crystal substrate having various optical characteristics, it is possible to apply, for example, an optical modulator or a wavelength conversion element using an electro-optical effect, an acousto-optical effect, or a non-linear optical effect. Proposed. Especially when an optical waveguide is applied as a wavelength conversion element, laser light (fundamental wave) emitted from a semiconductor laser
The wavelength of the light is converted by the wavelength conversion element, and light of short wavelength (harmonics)
It is possible to realize a small-sized short-wavelength light source that can obtain the above.

【0003】これまでに、光導波路型素子の一つとし
て、装荷型光導波路を用いた素子が提案されている。こ
れは、例えば結晶基板上に埋め込み型の光導波路を形成
し、さらにその上に装荷層(クラッド層)と呼ばれる層
を形成する構造である。装荷層として例えば光導波路の
屈折率よりも小さい屈折率を有する誘電体材料(例えば
SiO2 など)を用いることにより、低損失の光導波路
を実現できることが知られている。
An element using a loaded optical waveguide has been proposed as one of the optical waveguide elements. This is a structure in which, for example, an embedded optical waveguide is formed on a crystal substrate, and a layer called a loading layer (clad layer) is further formed thereon. It is known that a low loss optical waveguide can be realized by using, for example, a dielectric material (eg, SiO 2 ) having a refractive index smaller than that of the optical waveguide as the loading layer.

【0004】また、特開平9−281536号公報にお
いて提案されているように、装荷層として光導波路の屈
折率よりも大きい屈折率を有する材料(例えばTiO2
など)を用いることにより、光導波路の光閉じ込めを強
化することができる。上記特開平9−281536号公
報においては、波長変換素子の構造として装荷型光導波
路が採用されており、これにより導波光のモード制御を
行い、基本波と高調波のオーバーラップを高めることが
できるようにされている。
Further, as proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-281536, a material having a refractive index larger than that of the optical waveguide (eg, TiO 2 ) is used as a loading layer.
Etc.) can be used to enhance the optical confinement of the optical waveguide. In the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 9-281536, a loaded optical waveguide is adopted as the structure of the wavelength conversion element, whereby the mode control of the guided light can be performed and the overlap between the fundamental wave and the harmonic can be increased. Is being done.

【0005】また、装荷層を有する装荷型光導波路を用
いた別の例としては、特開平5−249519号公報に
おいて提案されている方法がある。ここでは、2次元ス
ラブ型光導波路と、この光導波路と屈折率のほぼ等しい
装荷層を用いることにより、基本波と高調波がともにシ
ングルモードとなる条件が拡大されている。
Another example of using a loading type optical waveguide having a loading layer is a method proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-249519. Here, by using a two-dimensional slab type optical waveguide and a loading layer having substantially the same refractive index as that of the optical waveguide, the conditions under which both the fundamental wave and the harmonic wave are in a single mode are expanded.

【0006】また、装荷層を有する装荷型光導波路を用
いたさらに別の例としては、特開平4−276725号
公報において提案されているように、多層構造の装荷層
(特開平4−276725号公報においては「クラッド
層」と記載されている)を用いる方法がある。ここで
は、装荷層を誘電体膜(SiO2 、Ta25 、Al2
3 など)と金属膜(Al、Ag、Cuなど)の多層構
造とすることにより、例えば波長変換素子における基本
波と高調波の導波モード形状を独立して制御することが
可能であるとされている。
As another example using a loading type optical waveguide having a loading layer, a loading layer having a multi-layered structure (Japanese Patent Laid-Open No. 4-276725) is proposed as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-276725. In the official gazette, it is described as "clad layer"). Here, the loading layer is a dielectric film (SiO 2 , Ta 2 O 5 , Al 2
O 3 ) and a metal film (Al, Ag, Cu, etc.) has a multi-layer structure, so that it is possible to independently control the waveguide mode shapes of the fundamental wave and the harmonics in the wavelength conversion element, for example. Has been done.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】光導波路型素子におい
ては、伝搬損失を低減することと導波モードを制御する
ことが重要となる。特に、波長変換素子に光導波路を利
用する場合には、基本波と高調波のオーバーラップ及び
光パワー密度により波長変換効率が大きく変動するた
め、さらに光導波路の屈折率分布を制御することが必要
となる。装荷層を有する装荷型光導波路は、装荷層の屈
折率や厚みを制御することによって光閉じ込め制御が可
能であることから、上記した光導波路の屈折率分布制御
(実効的な屈折率の制御)を可能とする有用な構造であ
ると言える。
In the optical waveguide type device, it is important to reduce the propagation loss and control the guided mode. In particular, when an optical waveguide is used for the wavelength conversion element, the wavelength conversion efficiency changes greatly due to the overlap of the fundamental wave and the harmonics and the optical power density, so it is necessary to further control the refractive index distribution of the optical waveguide. Becomes In a loaded optical waveguide having a loading layer, optical confinement can be controlled by controlling the refractive index and thickness of the loading layer. Therefore, the refractive index distribution control of the optical waveguide described above (effective refractive index control) It can be said that this is a useful structure that enables

【0008】しかし、上記した従来の方法においては、
低伝搬損失でかつ光閉じ込めの強い光導波路が実現され
ていなかった。例えば、光導波路の屈折率よりも小さい
屈折率を有する材料を単一層の装荷層として用いた場合
には、低損失の光導波路を実現することは可能である
が、光閉じ込めを強化できないという課題があった。ま
た、光導波路の屈折率よりも大きい屈折率を有する材料
を単一層の装荷層として用いた場合には、光導波路と装
荷層の屈折率差が大きくなり、境界面での歪みによる散
乱損失が発生するという課題があった。また、多層構造
の装荷層を用いた場合には、各層の構成材料が異なるた
め、層の境界における歪みや屈折率差により散乱損失が
大きくなるという課題があった。
However, in the above-mentioned conventional method,
An optical waveguide with low propagation loss and strong optical confinement has not been realized. For example, when a material having a refractive index smaller than that of the optical waveguide is used as a single-layer loading layer, it is possible to realize an optical waveguide with low loss, but it is difficult to strengthen optical confinement. was there. In addition, when a material having a refractive index higher than that of the optical waveguide is used as the single-layer loading layer, the difference in the refractive index between the optical waveguide and the loading layer becomes large, and the scattering loss due to the distortion at the boundary surface is increased. There was a problem that it occurred. Further, in the case of using a loading layer having a multi-layer structure, there is a problem that scattering loss becomes large due to strain at the boundary of layers and a difference in refractive index because the constituent materials of the layers are different.

【0009】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、光導波路の光閉じ込
めを強化し、同時に低損失な光導波路を実現することの
できる光導波路型素子及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems in the prior art, and an optical waveguide type element capable of strengthening the optical confinement of the optical waveguide and at the same time realizing an optical waveguide of low loss, and the same. It is intended to provide a manufacturing method.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る光導波路型素子の構成は、強誘電体結
晶基板と、前記強誘電体結晶基板の表面近傍に形成され
た光導波路と、前記光導波路上に形成された装荷層とを
備えた光導波路型素子であって、前記装荷層が、前記光
導波路の屈折率よりも大きい屈折率を有し、かつ、同一
の構成元素からなり光学特性の異なる複数の層によって
構成された多層構造であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the structure of an optical waveguide type element according to the present invention is a ferroelectric crystal substrate and an optical waveguide formed near the surface of the ferroelectric crystal substrate. And an optical waveguide type element comprising a loading layer formed on the optical waveguide, wherein the loading layer has a refractive index higher than that of the optical waveguide, and the same constituent element It is characterized by having a multi-layer structure composed of a plurality of layers having different optical characteristics.

【0011】この光導波路型素子の構成によれば、光導
波路の光閉じ込めを強化し、同時に低損失な光導波路を
実現することのできる光導波路型素子が得られる。
According to the structure of the optical waveguide type element, an optical waveguide type element capable of enhancing the optical confinement of the optical waveguide and at the same time realizing an optical waveguide with low loss can be obtained.

【0012】前記本発明の光導波路型素子の構成におい
ては、前記多層構造において、少なくとも隣り合う層の
屈折率が異なるのが好ましく、また、少なくとも隣り合
う層の光吸収係数が異なるのが好ましい。
In the structure of the optical waveguide type device of the present invention, it is preferable that at least adjacent layers have different refractive indexes in the multilayer structure, and at least adjacent layers have different light absorption coefficients.

【0013】また、前記本発明の光導波路型素子の構成
においては、前記多層構造が、屈折率の異なるm(mは
2以上の整数)の層からなる構造であり、前記光導波路
より離れた層ほど大きい屈折率を有するのが好ましい。
Further, in the structure of the optical waveguide type element of the present invention, the multilayer structure is a structure composed of layers of m (m is an integer of 2 or more) having different refractive indexes, and is separated from the optical waveguide. The layers preferably have a higher refractive index.

【0014】また、前記本発明の光導波路型素子の構成
においては、前記装荷層が誘電体材料からなるのが好ま
しい。この好ましい例によれば、以下のような作用効果
が得られる。すなわち、誘電体材料の中には、赤外領域
から近紫外領域の導波光に対して透明な材料が多いた
め、装荷層の光吸収による導波損失が少ない。また、材
料を選択することにより、所望の屈折率を容易に得るこ
とができる。さらに、誘電体材料は、基板材料である強
誘電体結晶との密着性が高いため、スパッタや蒸着等に
よって装荷層を容易に形成することができる。また、こ
の場合には、前記誘電体材料がニオブ酸化物であるのが
好ましい。
Further, in the structure of the optical waveguide type element of the present invention, it is preferable that the loading layer is made of a dielectric material. According to this preferable example, the following operational effects are obtained. That is, since many dielectric materials are transparent to the guided light in the infrared region to the near-ultraviolet region, the waveguide loss due to the light absorption of the loading layer is small. Moreover, a desired refractive index can be easily obtained by selecting a material. Furthermore, since the dielectric material has high adhesion to the ferroelectric crystal that is the substrate material, the loading layer can be easily formed by sputtering or vapor deposition. Further, in this case, the dielectric material is preferably niobium oxide.

【0015】また、前記本発明の光導波路型素子の構成
においては、前記光導波路が、前記強誘電体結晶基板に
イオン交換を施すことによって形成されるのが好まし
い。
Further, in the structure of the optical waveguide type device of the present invention, it is preferable that the optical waveguide is formed by subjecting the ferroelectric crystal substrate to ion exchange.

【0016】また、前記本発明の光導波路型素子の構成
においては、前記強誘電体結晶基板の表面近傍に形成さ
れ、周期的に非線形分極が反転している分極反転層をさ
らに備えているのが好ましい。この好ましい例によれ
ば、波長変換効率の増大を図ることのできる光導波路型
波長変換素子を実現することができる。
Further, the structure of the optical waveguide type element of the present invention further comprises a polarization inversion layer formed near the surface of the ferroelectric crystal substrate and in which the nonlinear polarization is periodically inverted. Is preferred. According to this preferable example, an optical waveguide type wavelength conversion element capable of increasing the wavelength conversion efficiency can be realized.

【0017】また、本発明に係る光導波路型素子の製造
方法は、強誘電体結晶基板の表面近傍に光導波路を形成
する第1の工程と、前記光導波路上に装荷層を形成する
第2の工程とを備えた光導波路型素子の製造方法であっ
て、前記第2の工程が、同一の構成元素からなり光学特
性の異なる複数の層から構成される多層構造の装荷層を
形成する工程であり、各層ごとに形成条件が異なること
を特徴とする。
In the method of manufacturing an optical waveguide device according to the present invention, the first step of forming the optical waveguide in the vicinity of the surface of the ferroelectric crystal substrate and the second step of forming the loading layer on the optical waveguide. And a step of forming a loading layer having a multi-layer structure including a plurality of layers made of the same constituent element and having different optical characteristics. And the formation conditions are different for each layer.

【0018】この光導波路型素子の製造方法によれば、
光導波路の光閉じ込めを強化し、同時に低損失な光導波
路を実現することのできる光導波路型素子を作製するこ
とができる。
According to this method of manufacturing an optical waveguide device,
It is possible to manufacture an optical waveguide type device capable of enhancing the optical confinement of the optical waveguide and at the same time realizing an optical waveguide with low loss.

【0019】また、前記本発明の光導波路型素子の製造
方法においては、前記光学特性が屈折率であるのが好ま
しい。
In the method for manufacturing an optical waveguide device of the present invention, it is preferable that the optical characteristic is a refractive index.

【0020】また、前記本発明の光導波路型素子の製造
方法においては、前記光学特性が光吸収係数であるのが
好ましい。
In the method of manufacturing an optical waveguide device of the present invention, it is preferable that the optical characteristic is a light absorption coefficient.

【0021】また、前記本発明の光導波路型素子の製造
方法においては、前記第2の工程において、少なくとも
前記光導波路に接して形成される第1の層の形成温度T
1と前記第1の層の上に形成される第2の層の形成温度
T2が、T1<T2の関係にあるのが好ましい。この好
ましい例によれば、第2の層の屈折率を第1の層の屈折
率よりも大きくすることができる。また、この場合に
は、前記第1の層の形成温度T1が100℃以下である
のが好ましい。この好ましい例によれば、光導波路との
屈折率差を低減し、膜による光の吸収を避けることがで
きる。
In the method of manufacturing an optical waveguide type device of the present invention, in the second step, the forming temperature T of at least the first layer formed in contact with the optical waveguide is formed.
It is preferable that the formation temperature T2 of 1 and the second layer formed on the first layer has a relationship of T1 <T2. According to this preferable example, the refractive index of the second layer can be made larger than that of the first layer. Further, in this case, the formation temperature T1 of the first layer is preferably 100 ° C. or lower. According to this preferable example, it is possible to reduce the difference in the refractive index from the optical waveguide and avoid the absorption of light by the film.

【0022】また、前記本発明の光導波路型素子の製造
方法においては、前記第2の工程において、少なくとも
前記光導波路に接して形成される第1の層の形成速度V
1と前記第1の層の上に形成される第2の層の形成速度
V2が、V1>V2の関係にあるのが好ましい。この好
ましい例によれば、第2の層の屈折率を第1の層の屈折
率よりも大きくすることができる。また、この場合に
は、前記第1の層の形成速度V1が0.1nm/sec
以上であるのが好ましい。この好ましい例によれば、安
定して低屈折率又は低光吸収係数の層を実現することが
できる。
In the method of manufacturing an optical waveguide type element of the present invention, in the second step, at least the formation speed V of the first layer formed in contact with the optical waveguide is formed.
It is preferable that the formation speed V2 of 1 and the second layer formed on the first layer have a relationship of V1> V2. According to this preferable example, the refractive index of the second layer can be made larger than that of the first layer. Further, in this case, the formation speed V1 of the first layer is 0.1 nm / sec.
The above is preferable. According to this preferable example, a layer having a low refractive index or a low light absorption coefficient can be stably realized.

【0023】また、前記本発明の光導波路型素子の製造
方法においては、前記装荷層を構成する材料がニオブ酸
化物であるのが好ましい。
Further, in the method of manufacturing an optical waveguide device of the present invention, it is preferable that the material forming the loading layer is niobium oxide.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。尚、ここでは、強誘電体結
晶基板としてMgOドープLiNbO3 結晶基板を例に
挙げて説明するが、本発明の強誘電体結晶基板はMgO
ドープLiNbO3 結晶基板に限定されるものではな
い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail below with reference to embodiments. In addition, here, the MgO-doped LiNbO 3 crystal substrate will be described as an example of the ferroelectric crystal substrate, but the ferroelectric crystal substrate of the present invention is MgO.
The substrate is not limited to the doped LiNbO 3 crystal substrate.

【0025】光導波路型素子においては、光導波路上に
誘電体や金属の層(以下『装荷層』と称す)を設けるこ
とにより、様々な機能を持たせることができる。中で
も、光導波路上に当該光導波路の屈折率よりも大きい屈
折率を有する装荷層を形成する方法は、光導波路の光閉
じ込めを強化するのに有効な手段の一つである。このと
きの装荷層は、光導波路の一部として作用し、光導波路
の実効屈折率を大きくするため、図2に示すように、光
導波路内を伝搬する導波光の電界分布を制御する役割を
果たす。実効屈折率の変化は装荷層の屈折率と厚みに依
存し、装荷層の屈折率が大きくなるか、装荷層の厚みが増
大した場合に実効屈折率も大きくなる。ここで、図2
(a)は装荷層を設けていないときの導波モードプロフ
ァイルを、図2(b)は光導波路の屈折率よりも大きい
屈折率を有する装荷層を光導波路上に形成した場合の導
波モードプロファイルをそれぞれ示している。図2
(a)及び図2(b)において、4は強誘電体結晶基
板、5は強誘電体結晶基板4上に形成された光導波路で
ある。また、図2(b)において、6は光導波路5上に
形成された誘電体材料からなる装荷層である。上記した
ように、装荷層6の屈折率を大きくすると光導波路5の
光閉じ込め強度も大きくなるため、光導波路5上に当該
光導波路5の屈折率よりも大きい屈折率を有する装荷層
6を形成する方法は、光導波路5中の光パワー密度に依
存して大きくなる非線形光学効果を利用した光導波路型
の光変調器や波長変換素子などに有効である。
The optical waveguide type device can have various functions by providing a dielectric or metal layer (hereinafter referred to as "loading layer") on the optical waveguide. Above all, the method of forming a loading layer having a refractive index higher than that of the optical waveguide on the optical waveguide is one of the effective means for strengthening the optical confinement of the optical waveguide. At this time, the loading layer acts as a part of the optical waveguide and increases the effective refractive index of the optical waveguide. Therefore, as shown in FIG. 2, it has a role of controlling the electric field distribution of the guided light propagating in the optical waveguide. Fulfill The change in the effective refractive index depends on the refractive index and the thickness of the loading layer, and the refractive index of the loading layer increases, or the effective refractive index also increases when the thickness of the loading layer increases. Here, FIG.
2A is a waveguide mode profile when no loading layer is provided, and FIG. 2B is a waveguide mode when a loading layer having a refractive index larger than that of the optical waveguide is formed on the optical waveguide. Each profile is shown. Figure 2
In FIGS. 2A and 2B, 4 is a ferroelectric crystal substrate, and 5 is an optical waveguide formed on the ferroelectric crystal substrate 4. Further, in FIG. 2B, 6 is a loading layer formed on the optical waveguide 5 and made of a dielectric material. As described above, when the refractive index of the loading layer 6 is increased, the optical confinement strength of the optical waveguide 5 is also increased. Therefore, the loading layer 6 having a refractive index higher than that of the optical waveguide 5 is formed on the optical waveguide 5. This method is effective for an optical waveguide type optical modulator and a wavelength conversion element that utilize a nonlinear optical effect that increases depending on the optical power density in the optical waveguide 5.

【0026】従来、装荷層6としては、単一層からなる
ものか、又は複数の材料を多層化した構造のものが用い
られている。また、単一層からなる装荷層6に用いる材
料としては、誘電体材料が一般的であり、具体的には、
SiO2 、TiO2 、Ta25 、Nb25 などが挙
げられる。これは、光導波路5内を伝搬する光に対して
吸収の少ない材料が選択可能であることに起因してい
る。
Conventionally, as the loading layer 6, a single layer or a multi-layered structure of a plurality of materials has been used. Further, as a material used for the loading layer 6 composed of a single layer, a dielectric material is generally used.
Such as SiO 2, TiO 2, Ta 2 O 5, Nb 2 O 5 and the like. This is because it is possible to select a material that absorbs less light that propagates in the optical waveguide 5.

【0027】光導波路5上に装荷層6を設ける構造の光
導波路型素子としては、大きく分けて2つのタイプがあ
る。一つは、装荷層6として、光導波路5の屈折率より
も小さい屈折率を有する材料を用いるタイプであり、も
う一つは、装荷層6として、光導波路5の屈折率よりも
大きい屈折率の材料を用いるタイプである。前者は、一
般的に用いられる構造であり、光導波路5の保護及び伝
搬損失の低減を主目的として用いられる。一方、後者の
構造を用いれば、光導波路5の実効屈折率を増大させる
ことが可能となり、光導波路5の光閉じ込めを強化する
ことができる。
Optical waveguide type devices having a structure in which the loading layer 6 is provided on the optical waveguide 5 are roughly classified into two types. One is a type in which a material having a refractive index smaller than that of the optical waveguide 5 is used as the loading layer 6, and the other is a type in which a material having a refractive index larger than that of the optical waveguide 5 is used as the loading layer 6. It is a type that uses the material. The former is a generally used structure, and is mainly used for protection of the optical waveguide 5 and reduction of propagation loss. On the other hand, if the latter structure is used, the effective refractive index of the optical waveguide 5 can be increased and the optical confinement of the optical waveguide 5 can be strengthened.

【0028】本発明においては、主に光導波路5の屈折
率よりも大きい屈折率を有する装荷層6に主眼が置かれ
ている。装荷層6の屈折率が増加するにしたがって光導
波路5の光閉じ込め効果が大きくなるため、より屈折率
の大きい材料を装荷層6として用いることが有効であ
る。しかし、光導波路5と装荷層6の屈折率差が大きく
なるにしたがって光導波路5の伝搬損失の増大が顕著に
なることが新たに見い出された。このため、光導波路5
の光閉じ込めを強化し、同時に低損失な光導波路5を実
現することは困難であることが実験上明らかになった。
In the present invention, the emphasis is mainly on the loading layer 6 having a refractive index higher than that of the optical waveguide 5. Since the optical confinement effect of the optical waveguide 5 increases as the refractive index of the loading layer 6 increases, it is effective to use a material having a higher refractive index as the loading layer 6. However, it has been newly found that the propagation loss of the optical waveguide 5 increases remarkably as the difference in the refractive index between the optical waveguide 5 and the loading layer 6 increases. Therefore, the optical waveguide 5
It has been empirically revealed that it is difficult to enhance the optical confinement and to realize the optical waveguide 5 with low loss at the same time.

【0029】一方、装荷層6として多層構造を有する光
導波路型素子、例えば、誘電体材料と金属材料とからな
る装荷層や誘電体多層膜からなる装荷層を有する光導波
路型素子が提案されており、例えば、この構造を備えた
光導波路型波長変換素子は、基本波と高調波のモードを
独立して制御可能であるという利点を有している。従っ
て、多層構造の構成材料及び厚みを制御することによ
り、所望の光閉じ込め状態を実現することが可能であ
る。しかし、このような構造においては、以下の(1)
〜(3)ような課題があった。
On the other hand, an optical waveguide type element having a multilayer structure as the loading layer 6, for example, an optical waveguide type element having a loading layer made of a dielectric material and a metal material or a loading layer made of a dielectric multilayer film has been proposed. However, for example, the optical waveguide type wavelength conversion element having this structure has an advantage that the modes of the fundamental wave and the harmonics can be controlled independently. Therefore, it is possible to achieve a desired optical confinement state by controlling the constituent materials and thickness of the multilayer structure. However, in such a structure, the following (1)
There was a problem like (3).

【0030】(1)各層の構成元素が異なるため、例え
ば、装置やターゲットを変えて各層を作製する必要があ
る。
(1) Since the constituent elements of each layer are different, it is necessary to manufacture each layer by changing the device or target.

【0031】(2)各層ごとに膜質(分子レベルの膜構
造の違い)が異なるため、層の境界面で歪みが生じ、そ
の歪みによって散乱損失が発生する。
(2) Since the film quality (difference in the film structure at the molecular level) is different for each layer, distortion occurs at the interface between layers, and the distortion causes scattering loss.

【0032】(3)作製に時間がかかる(スループット
が悪い)。
(3) Manufacturing takes time (poor throughput).

【0033】これに対し、本発明のポイントは、同一の
構成元素からなり光学特性(屈折率や光吸収係数)の異
なる複数の層から構成される多層構造の装荷層6を形成
する点にある。各層ごとに形成条件(成膜条件)を変え
ることにより、同一の構成元素で異なる光学特性を実現
し、同一の構成元素からなり光学特性の異なる複数の層
から構成される多層構造の装荷層6を形成することがで
きる。また、各層の構成元素が同一であるため、多層構
造の装荷層6における上記課題を解決することができ
る。すなわち、各層の構成元素が同一であるため、同じ
装置を用い、例えば、各層の成膜温度や成膜速度を変え
るだけで、屈折率の異なる複数の層によって構成された
装荷層6を実現することが可能となる。また、装荷層6
のうち、光導波路5と接する層の屈折率を小さくするこ
とにより、光導波路5と装荷層6の屈折率差を小さくす
ることができるので、装荷層6を単一層とした場合と同
等の低伝搬損失を実現しながら、光導波路5の光閉じ込
めを強化することが可能となる。
On the other hand, the point of the present invention is to form the loading layer 6 having a multi-layer structure composed of a plurality of layers made of the same constituent element and having different optical characteristics (refractive index and light absorption coefficient). . By changing the forming condition (film forming condition) for each layer, different optical characteristics are realized with the same constituent element, and the loading layer 6 having a multi-layer structure composed of a plurality of layers made of the same constituent element and having different optical characteristics. Can be formed. Further, since the constituent elements of each layer are the same, the above-mentioned problem in the loading layer 6 having a multilayer structure can be solved. That is, since the constituent elements of the respective layers are the same, the same apparatus is used, and the loading layer 6 composed of a plurality of layers having different refractive indexes is realized only by changing the film forming temperature or the film forming rate of each layer. It becomes possible. Also, the loading layer 6
Among them, the refractive index difference between the optical waveguide 5 and the loading layer 6 can be reduced by reducing the refractive index of the layer that is in contact with the optical waveguide 5, so that the loading layer 6 is as low as the single layer. It is possible to enhance the optical confinement of the optical waveguide 5 while realizing the propagation loss.

【0034】以下に、本発明の光導波路型素子につい
て、さらに詳細に説明する。
The optical waveguide device of the present invention will be described in more detail below.

【0035】図1(a)は本発明の一実施の形態におけ
る光導波路型素子を示す斜視図、図1(b)は図1
(a)を+Z面から見た断面図、及び装荷層と光導波路
の屈折率分布を示す図である。
FIG. 1 (a) is a perspective view showing an optical waveguide device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) is FIG.
FIG. 4A is a cross-sectional view of (a) viewed from the + Z plane, and a diagram showing a refractive index distribution of a loading layer and an optical waveguide.

【0036】図1に示すように、強誘電体結晶基板であ
るX板MgOドープLiNbO3 結晶基板1の表面近傍
には、光導波路2が形成されており、光導波路2上には
装荷層3が形成されている。ここで、光導波路2は、プ
ロトン交換処理及びアニール処理によって形成された埋
め込み型のプロトン交換光導波路であり、装荷層3は、
誘電体材料であるニオブ酸化物(Nb25 )によって
構成されている。また、装荷層3は、ニオブ酸化物から
なり屈折率の異なる2つの層によって構成された二層構
造である。尚、図1(b)中の屈折率分布において、n
0 はMgOドープLiNbO3 結晶基板1の屈折率、n
1 は装荷層3中の光導波路2と接する第1の層の屈折
率、n2 は第1の層の上に形成された第2の層の屈折率
である。また、nf は光導波路2のMgOドープLiN
bO3 結晶基板1の表面における屈折率である。ここ
で、光導波路2はプロトン交換処理及びアニール処理に
よって形成されているため、光導波路2の屈折率は、M
gOドープLiNbO3 結晶基板1の表面から内部に向
かってnf からn0 の値をとるようにグレーデッドに変
化している。
As shown in FIG. 1, an optical waveguide 2 is formed near the surface of an X-plate MgO-doped LiNbO 3 crystal substrate 1 which is a ferroelectric crystal substrate, and a loading layer 3 is formed on the optical waveguide 2. Are formed. Here, the optical waveguide 2 is a buried type proton exchange optical waveguide formed by a proton exchange treatment and an annealing treatment, and the loading layer 3 is
It is composed of niobium oxide (Nb 2 O 5 ) which is a dielectric material. The loading layer 3 has a two-layer structure composed of two layers made of niobium oxide and having different refractive indexes. In addition, in the refractive index distribution in FIG.
0 is the refractive index of the MgO-doped LiNbO 3 crystal substrate 1, n
1 is the refractive index of the first layer in contact with the optical waveguide 2 in the loading layer 3, and n 2 is the refractive index of the second layer formed on the first layer. Further, n f is the MgO-doped LiN of the optical waveguide 2.
The refractive index on the surface of the bO 3 crystal substrate 1. Since the optical waveguide 2 is formed by the proton exchange treatment and the annealing treatment, the refractive index of the optical waveguide 2 is M
The gO-doped LiNbO 3 crystal substrate 1 has a graded change from the surface to the inside to take a value of n f to n 0 .

【0037】本実施の形態の素子構造を実現するため
に、まず、MgOドープLiNbO3結晶基板1上に光
導波路2を形成する。具体的には、0.5mm厚のMg
OドープLiNbO3 結晶基板1の表面に、蒸着やスパ
ッタリング等によってTa薄膜を成膜し、フォトリソグ
ラフィープロセス及びエッチングプロセスによって光導
波路パターンを施した後、このMgOドープLiNbO
3 結晶基板1を高温の安息香酸やピロリン酸等に浸すこ
とにより、MgOドープLiNbO3 結晶基板1の所望
の領域にプロトン交換領域(MgOドープLiNbO3
結晶基板1中のLiイオンと上記酸中のプロトンイオン
とが交換された領域)を形成した。このとき、例えば約
200℃のピロリン酸に7分間浸すことにより、MgO
ドープLiNbO3 結晶基板1の表面から約0.2μm
の深さに対してプロトン交換領域を形成することができ
た。次いで、プロトン交換処理が施されたMgOドープ
LiNbO3 結晶基板1を、フッ酸と硝酸を2:1の割
合で混合した溶液に数秒間浸すことにより、Ta薄膜を
除去した。次いで、Ta薄膜が除去されたMgOドープ
LiNbO3 結晶基板1に対して、さらにアニール処理
を例えば300℃から350℃の温度下で150〜20
0分間施すことにより、MgOドープLiNbO3 結晶
基板1内にプロトンイオン(H+ )を熱拡散させた。こ
の熱拡散されたプロトン交換領域は、MgOドープLi
NbO3 結晶基板1の屈折率よりも大きい屈折率を有す
る光導波路2となる。このときの光導波路幅は約5μ
m、基板厚み方向の深さは約2.5μmであった。ま
た、光導波路2の伝搬方向長さは約10mmであった。
次いで、以上のようにして得られた光導波路2を有する
MgOドープLiNbO3 結晶基板1の表面に、スパッ
タリングによって装荷層3を被着形成した。
In order to realize the device structure of this embodiment, first, the optical waveguide 2 is formed on the MgO-doped LiNbO 3 crystal substrate 1. Specifically, 0.5 mm thick Mg
A Ta thin film is formed on the surface of the O-doped LiNbO 3 crystal substrate 1 by vapor deposition, sputtering, etc., and an optical waveguide pattern is formed by a photolithography process and an etching process.
By immersing the 3 crystal substrate 1 in high temperature benzoic acid, pyrophosphoric acid, or the like, a desired region of the MgO-doped LiNbO 3 crystal substrate 1 is exchanged with a proton exchange region (MgO-doped LiNbO 3
A region where the Li ions in the crystal substrate 1 and the proton ions in the acid were exchanged) was formed. At this time, for example, by immersing it in pyrophosphoric acid at about 200 ° C. for 7 minutes, MgO
About 0.2 μm from the surface of the doped LiNbO 3 crystal substrate 1
It was possible to form a proton exchange region with respect to the depth of. Then, the Ta thin film was removed by immersing the proton-exchanged MgO-doped LiNbO 3 crystal substrate 1 in a solution in which hydrofluoric acid and nitric acid were mixed at a ratio of 2: 1 for several seconds. Next, the MgO-doped LiNbO 3 crystal substrate 1 from which the Ta thin film is removed is further annealed at a temperature of, for example, 300 ° C. to 350 ° C. for 150 to 20.
By applying for 0 minute, proton ions (H + ) were thermally diffused in the MgO-doped LiNbO 3 crystal substrate 1. This thermally diffused proton exchange region is formed by MgO-doped Li.
The optical waveguide 2 has a refractive index higher than that of the NbO 3 crystal substrate 1. The width of the optical waveguide at this time is about 5μ.
m, and the depth in the substrate thickness direction was about 2.5 μm. The length of the optical waveguide 2 in the propagation direction was about 10 mm.
Next, the loading layer 3 was formed by sputtering on the surface of the MgO-doped LiNbO 3 crystal substrate 1 having the optical waveguide 2 obtained as described above.

【0038】以下、本発明のポイントとなる装荷層3の
形成方法について、さらに詳細に説明する。
The method of forming the loading layer 3, which is the feature of the present invention, will be described in more detail below.

【0039】一般に、スパッタリングや蒸着といった方
法によって誘電体膜を基板に被着形成する場合には、成
膜条件(成膜温度や成膜雰囲気)により形成される膜の
特性(屈折率や光吸収係数)が変化することが知られて
いる。そして、本発明者らの詳細な検討により、本実施
の形態で用いたニオブ酸化物の屈折率は成膜条件の中で
も成膜温度に依存して大きく変動することが明らかとな
った。
In general, when a dielectric film is formed on a substrate by a method such as sputtering or vapor deposition, the characteristics of the film (refractive index, light absorption, etc.) that are formed depend on the film forming conditions (film forming temperature and film forming atmosphere). It is known that the coefficient) changes. Then, the detailed study by the present inventors has revealed that the refractive index of the niobium oxide used in the present embodiment greatly varies depending on the film forming temperature even under the film forming conditions.

【0040】図3に、スパッタリング時におけるニオブ
酸化物(スパッタ源となるターゲットはNb25 )の
成膜温度と屈折率との関係を示す。スパッタリングは、
例えばArイオンをターゲットに照射し、スパッタと呼
ばれる粒状の材料を所望の基板に被着形成する方法であ
る。ターゲットが酸化物である場合には、スパッタリン
グ中のターゲット材料における酸素抜けを低減するため
に酸素供給雰囲気中で成膜が行われる。このとき、基板
の温度(特に、膜が被着形成される基板表面の温度)に
依存して被着面で膜の組成(本実施の形態においては、
ニオブと酸素の比率)や稠密度が変化し、形成される膜
の屈折率が変化する。ニオブ酸化膜の利点は、比較的低
温領域における成膜温度の変化によって膜の光学特性を
大きく変化させることができる点にある。従来より、成
膜温度によって膜の光学特性が変化することは様々な材
料について知られていた。これは、膜の材質の微結晶化
や結晶化に起因するものであり、400〜500℃以上
の高温状態において膜の結晶化が促進することによって
生じる。しかし、このような高温プロセスをプロトン交
換光導波路2上に形成される装荷層に対して適用するこ
とは困難であった。高温プロセスを施すと、光導波路2
を構成するMgOドープLiNbO3 結晶基板1中のプ
ロトンの熱拡散が顕著となって、光導波路2が消滅した
り、モードサイズが大きく拡大したりするからである。
本発明者らは、ニオブ酸化膜の成膜において、上記結晶
化温度まで達しない比較的低い温度領域で膜の光学特性
が大きく変化することを見い出した。すなわち、200
℃以下の成膜温度で膜の屈折率を大きく変化させること
が可能であることを見い出した。このため、プロトン交
換などの低温プロセス(200〜300℃)によって形
成された光導波路2においても、装荷層3の材料として
ニオブ酸化物を用い、各層ごとに成膜条件を変えること
により、光学特性の異なる複数の層によって構成される
多層構造の装荷層3を実現することができた。本発明者
らは、この点に注目して、基板温度の制御によるニオブ
酸化膜の屈折率制御についてさらに検討し、本実施の形
態で用いるニオブ酸化物において、例えば成膜温度を3
0℃から200℃の範囲で制御することにより、波長6
40nmの光に対する屈折率を2.27から2.39の
間で制御可能であるという知見を得た。
FIG. 3 shows the relationship between the film forming temperature of niobium oxide (the sputtering source is Nb 2 O 5 ) during sputtering and the refractive index. Sputtering is
For example, it is a method of irradiating a target with Ar ions and depositing a granular material called sputtering on a desired substrate. When the target is an oxide, film formation is performed in an oxygen supply atmosphere to reduce oxygen loss in the target material during sputtering. At this time, depending on the temperature of the substrate (in particular, the temperature of the substrate surface on which the film is deposited), the composition of the film on the deposition surface (in the present embodiment,
The ratio of niobium to oxygen) and the density change, and the refractive index of the formed film changes. The advantage of the niobium oxide film is that the optical characteristics of the film can be largely changed by changing the film forming temperature in a relatively low temperature region. It has been conventionally known for various materials that the optical characteristics of a film change depending on the film forming temperature. This is due to microcrystallization or crystallization of the material of the film, and is caused by the crystallization of the film being promoted in a high temperature state of 400 to 500 ° C. or higher. However, it was difficult to apply such a high temperature process to the loading layer formed on the proton exchange optical waveguide 2. When subjected to a high temperature process, the optical waveguide 2
This is because the thermal diffusion of the protons in the MgO-doped LiNbO 3 crystal substrate 1 constituting the above becomes remarkable, the optical waveguide 2 disappears, and the mode size greatly expands.
The present inventors have found that in the formation of a niobium oxide film, the optical characteristics of the film change significantly in a relatively low temperature region where the crystallization temperature is not reached. That is, 200
It has been found that it is possible to greatly change the refractive index of the film at a film forming temperature of ℃ or less. Therefore, even in the optical waveguide 2 formed by a low temperature process (200 to 300 ° C.) such as proton exchange, niobium oxide is used as the material of the loading layer 3 and the film forming conditions are changed for each layer to obtain optical characteristics. It was possible to realize the loading layer 3 having a multi-layer structure composed of a plurality of different layers. Focusing on this point, the present inventors further studied the control of the refractive index of the niobium oxide film by controlling the substrate temperature, and in the niobium oxide used in the present embodiment, for example, the film formation temperature was set to 3
By controlling in the range of 0 ℃ to 200 ℃, the wavelength of 6
It was found that the refractive index for 40 nm light can be controlled between 2.27 and 2.39.

【0041】一方、上記方法によって形成されたニオブ
酸化膜の光吸収係数は、屈折率が大きくなるにつれて増
大し、例えば光導波路上に単一層の装荷層として形成し
た場合、光導波路内を伝搬する導波光の損失(伝搬損
失)は、波長800nmの導波光に対して0.5dB/
cm(上記屈折率2.27の膜)〜1.5dB/cm以
上(上記屈折率2.39の膜)まで変動した。この実験
から、高屈折率膜を装荷層として用いることによって光
導波路の光閉じ込めを強化することと、光導波路内を伝
搬する導波光の伝搬損失を低減することとはトレードオ
フの関係にあると考えられる。
On the other hand, the optical absorption coefficient of the niobium oxide film formed by the above method increases as the refractive index increases, and for example, when formed as a single loading layer on the optical waveguide, it propagates in the optical waveguide. The loss (propagation loss) of guided light is 0.5 dB / for guided light having a wavelength of 800 nm.
The value was varied from cm (the film having the refractive index of 2.27) to 1.5 dB / cm or more (the film having the refractive index of 2.39). From this experiment, it can be said that there is a trade-off relationship between strengthening the optical confinement of the optical waveguide by using the high refractive index film as the loading layer and reducing the propagation loss of the guided light propagating in the optical waveguide. Conceivable.

【0042】しかし、上記伝搬損失の変動は膜の光吸収
係数の変動から計算される伝搬損失の値に比べて大きい
ことが分かった。そこで、本発明者らは、上記伝搬損失
が膜の光吸収係数の増大と、光導波路と装荷層の屈折率
差による散乱損失とを含んでいると考えた。そして、装
荷層を多層構造とし、光導波路と接する部分を低屈折率
膜によって形成し、さらにその上に高屈折率膜を形成す
ることにより、光閉じ込めの強い状態を維持しながら上
記伝搬損失の大幅な低減を図ることが可能であると考え
た。また、上記検討においてスパッタリング時の基板温
度により膜の屈折率を変化させることが可能であること
に注目し、同一構成元素(同一スパッタターゲット)か
らなり屈折率の異なる複数の膜を多層化することによっ
て装荷層を形成することを試みた。同一の構成元素から
なる多層構造を形成することにより、従来の多層構造の
装荷層の課題であった「異なる構成元素からなる層の境
界における歪み、及びそれに起因する散乱損失」を回避
することが可能であるということも期待される。
However, it was found that the fluctuation of the propagation loss is larger than the value of the propagation loss calculated from the fluctuation of the optical absorption coefficient of the film. Therefore, the present inventors considered that the above-mentioned propagation loss includes an increase in the optical absorption coefficient of the film and a scattering loss due to the difference in refractive index between the optical waveguide and the loading layer. Then, the loading layer has a multi-layered structure, the portion in contact with the optical waveguide is formed by a low refractive index film, and by further forming a high refractive index film thereon, the propagation loss of the above-mentioned propagation loss is maintained while maintaining a strong optical confinement state. We thought it would be possible to achieve a significant reduction. Also, paying attention to the fact that it is possible to change the refractive index of the film depending on the substrate temperature during sputtering in the above study, and to form multiple films of the same constituent element (same sputter target) and different refractive indices. I tried to form a loading layer by. By forming a multilayer structure composed of the same constituent element, it is possible to avoid the "distortion at the boundary between layers composed of different constituent elements and the scattering loss due to it" which is the problem of the loading layer of the conventional multilayer structure. It is also expected to be possible.

【0043】検討実験として、同一ターゲット(Nb2
5 )による二層構造の装荷層3(図1)の形成を行っ
た。まず、装荷層3の第1層目(光導波路2と接する部
分)に低屈折率膜を例えば成膜温度を30℃として形成
した。次いで、基板を例えば150℃まで加熱し、基板
が十分均一に加熱された後、さらに第2層目の成膜を行
った。すなわち、光導波路2に接して形成される第1層
目の成膜温度T1と第1層目の上に形成される第2層目
の形成温度T2は、T1<T2の関係にある。尚、光導
波路2に接して形成される第1層目においては、光導波
路2との屈折率差を低減し、膜による光の吸収を避ける
ために、成膜温度は100℃以下であるのが望ましい。
また、第2層目においては、光導波路2の光閉じ込めを
強化するために、成膜温度は120℃から200℃の範
囲にあるのが望ましい。成膜温度が200℃を超える
と、例えば、本実施の形態のようにプロトン交換光導波
路2を用いた場合に、MgOドープLiNbO3 結晶基
板1内へのプロトンの拡散に影響を及ぼす。このため、
装荷層3の形成中に光導波路2の形状変化が生じ、所望
の特性を有する素子を作製することが困難となる。
As a study experiment, the same target (Nb 2
The loading layer 3 (FIG. 1) having a two-layer structure was formed by O 5 ). First, a low refractive index film was formed on the first layer of the loading layer 3 (a portion in contact with the optical waveguide 2) at a film forming temperature of 30 ° C., for example. Next, the substrate was heated to, for example, 150 ° C., and after the substrate was heated sufficiently uniformly, a second layer was further formed. That is, the film formation temperature T1 of the first layer formed in contact with the optical waveguide 2 and the formation temperature T2 of the second layer formed on the first layer have a relationship of T1 <T2. In the first layer formed in contact with the optical waveguide 2, the film formation temperature is 100 ° C. or lower in order to reduce the difference in refractive index with the optical waveguide 2 and avoid absorption of light by the film. Is desirable.
Further, in the second layer, the film formation temperature is preferably in the range of 120 ° C. to 200 ° C. in order to strengthen the optical confinement of the optical waveguide 2. When the film formation temperature exceeds 200 ° C., for example, when the proton exchange optical waveguide 2 is used as in the present embodiment, the diffusion of protons into the MgO-doped LiNbO 3 crystal substrate 1 is affected. For this reason,
The shape of the optical waveguide 2 changes during the formation of the loading layer 3, which makes it difficult to manufacture an element having desired characteristics.

【0044】ここで、本発明者らは、光閉じ込め強さの
制御を第2層目の高屈折率膜によって行うため、第1層
目の膜厚の最適化が必要であると考え、第1層目の膜厚
と光導波路2の伝搬損失との関係についても検討した。
第1層目を5nmから30nmの範囲の膜厚で形成し、
導波特性を調べたところ、以下結果が得られた。すなわ
ち、第1層目が薄い場合には、第2層目の影響が大きく
なって導波光が基板表面近傍に引き寄せられるために、
装荷層3の光吸収係数が僅かであっても吸収損失が大き
くなり、結果として導波路の損失が大きくなった。ま
た、第1層目が厚すぎる場合には、第2層目の影響が非
常に小さくなり、光閉じ込めの効果が弱くなった。本検
討により、低屈折率膜からなる第1層目の膜厚は10n
m〜20nmの範囲にあるのが望ましいことが分かっ
た。また、本発明者らは、第2層目の膜厚に対しても検
討を行い、第2層目の膜厚が130nm〜200nmで
ある場合に光導波路2の光閉じ込めを強化することが可
能であることを見い出した。第2層目の膜厚を200n
m以上とした場合には、装荷層3において導波モード条
件が成立するため、結果として光導波路2を導波する導
波光に対しての損失となる。
Here, since the inventors of the present invention control the optical confinement strength with the high refractive index film of the second layer, it is necessary to optimize the film thickness of the first layer, and The relationship between the film thickness of the first layer and the propagation loss of the optical waveguide 2 was also examined.
Forming the first layer with a film thickness in the range of 5 nm to 30 nm,
When the waveguide characteristics were examined, the following results were obtained. That is, when the first layer is thin, the influence of the second layer is large and the guided light is attracted to the vicinity of the substrate surface.
Even if the light absorption coefficient of the loading layer 3 is small, the absorption loss becomes large, and as a result, the loss of the waveguide becomes large. Further, when the first layer is too thick, the influence of the second layer becomes very small, and the effect of confining light becomes weak. According to this study, the film thickness of the first layer composed of the low refractive index film is 10 n.
It has been found that it is desirable to be in the range of m to 20 nm. In addition, the present inventors can also study the film thickness of the second layer and enhance the optical confinement of the optical waveguide 2 when the film thickness of the second layer is 130 nm to 200 nm. I found out that The film thickness of the second layer is 200n
When m or more, the waveguide mode condition is satisfied in the loading layer 3, resulting in a loss for the guided light guided in the optical waveguide 2.

【0045】上記検討結果により、装荷層3を有し、伝
搬損失が0.5dB/cm以下で光閉じ込めが強化され
た光導波路型素子を作製できることが明らかとなった。
From the above examination results, it became clear that an optical waveguide type device having the loading layer 3 and having a propagation loss of 0.5 dB / cm or less and enhanced optical confinement can be manufactured.

【0046】本発明者らは、光導波路の光閉じ込め強さ
を調べるために、上記素子構造を有する光導波路型波長
変換素子を作製した。この波長変換素子は、強誘電体結
晶基板であるMgOドープLiNbO3 結晶基板上に形
成された、周期的に非線形分極が反転している分極反転
層と、この分極反転層に直交する光導波路とにより構成
されている。この波長変換素子は、例えば、以下のよう
にして作製することができる。すなわち、まず、MgO
ドープLiNbO3 結晶基板上にTa薄膜を成膜し、フ
ォトリソグラフィープロセス及びエッチングプロセスに
よってMgOドープLiNbO3 結晶基板上に櫛形電極
とストライプ電極を形成する。そして、これらの電極を
用いて電界を印加することにより、MgOドープLiN
bO3 結晶内に周期的な分極反転層を形成する。次い
で、電極を除去した後、上記のようにして例えばプロト
ン交換光導波路と装荷層とを形成し、光導波路端面を光
導波路とほぼ直交する面で研磨する。これにより、光導
波路型波長変換素子が得られる。
The present inventors manufactured an optical waveguide type wavelength conversion device having the above-mentioned device structure in order to investigate the optical confinement strength of the optical waveguide. This wavelength conversion element includes a polarization inversion layer in which nonlinear polarization is periodically inverted, which is formed on a MgO-doped LiNbO 3 crystal substrate which is a ferroelectric crystal substrate, and an optical waveguide which is orthogonal to the polarization inversion layer. It is composed by. This wavelength conversion element can be manufactured, for example, as follows. That is, first, MgO
The Ta film was deposited on the doped LiNbO 3 crystal substrate, forming a comb-shaped electrode and the stripe electrode MgO-doped LiNbO 3 crystal substrate by photolithography and etching processes. Then, by applying an electric field using these electrodes, MgO-doped LiN
A periodic domain inversion layer is formed in the bO 3 crystal. Next, after removing the electrodes, for example, the proton exchange optical waveguide and the loading layer are formed as described above, and the end surface of the optical waveguide is polished by a surface substantially orthogonal to the optical waveguide. Thereby, the optical waveguide type wavelength conversion element is obtained.

【0047】光導波路の光閉じ込め強さは、波長変換素
子における波長変換効率において評価することができ
る。すなわち、光導波路の光閉じ込めが強い場合には、
光導波路型波長変換素子中の基本波と高調波のオーバー
ラップ(モードの重なり)が強くなり、波長変換効率が
増大する。比較のために、低屈折率の単一層からなる装
荷層を有する素子Aと、本実施の形態で形成した低屈折
率層と高屈折率層の二層からなる装荷層を有する素子B
を作製した。これらの素子Aと素子Bを用いて波長変換
効率を測定したところ、素子Bの波長変換効率は素子A
の波長変換効率に対して約20%向上するという結果が
得られた。
The optical confinement strength of the optical waveguide can be evaluated by the wavelength conversion efficiency of the wavelength conversion element. That is, when the optical confinement of the optical waveguide is strong,
The overlap (mode overlap) of the fundamental wave and the harmonic wave in the optical waveguide type wavelength conversion element becomes strong, and the wavelength conversion efficiency increases. For comparison, an element A having a loading layer made of a single layer having a low refractive index and an element B having a loading layer made of two layers of a low refractive index layer and a high refractive index layer formed in the present embodiment.
Was produced. When wavelength conversion efficiency was measured using these elements A and B, the wavelength conversion efficiency of element B was
The result is that the wavelength conversion efficiency is improved by about 20%.

【0048】尚、本実施の形態においては、同一の構成
元素からなり屈折率の異なる複数の層によって構成され
た多層構造の装荷層3を形成する方法の一例として、装
荷層3の成膜条件のうち成膜温度を制御する場合につい
て説明したが、成膜条件として例えばニオブ酸化膜の成
膜雰囲気(Arガス及びO2 ガスの流量や、スパッタ装
置のチャンバー内圧力)を変化させるか、あるいはスパ
ッタリング装置の印加電力を変えて成膜速度を制御する
方法でも、同様の多層構造を有する装荷層3を形成する
ことが可能であり、低伝搬損失で光閉じ込めの強い光導
波路型素子を作製することができる。
In the present embodiment, as an example of the method of forming the loading layer 3 having a multilayer structure composed of a plurality of layers made of the same constituent element and having different refractive indices, the deposition conditions for the loading layer 3 are used. Although the case of controlling the film forming temperature has been described above, the film forming conditions such as changing the film forming atmosphere of the niobium oxide film (the flow rates of Ar gas and O 2 gas, the pressure in the chamber of the sputtering apparatus), or The loading layer 3 having the same multi-layer structure can be formed by a method of controlling the film formation rate by changing the power applied to the sputtering apparatus, and an optical waveguide type device having low propagation loss and strong optical confinement is manufactured. be able to.

【0049】図4に、本発明者らが検討を行ったニオブ
酸化膜の成膜速度と屈折率との関係を示す。この場合、
成膜速度は、スパッタリング装置の印加電力を変えるこ
とによって制御した。図4に示すように、ニオブ酸化膜
の屈折率は、成膜速度が0.05〜0.1nm/sec
の領域で急激に変化している。本実験結果から、特に成
膜速度を0.1nm/sec以上とすることにより、屈
折率が2.30以下(波長640nmの光に対して)の
層を形成することが可能であり、また、成膜速度を0.
08nm/sec以下とすることにより、屈折率が2.
33以上(波長640nmの光に対して)の層を形成す
ることが可能であった。すなわち、光導波路2に接して
形成される第1層目の成膜速度V1と第1層目の上に形
成される第2層目の成膜速度V2が、V1>V2の関係
にあるとき、第2層目の屈折率を第1層目の屈折率より
も大きくすることが可能となる。
FIG. 4 shows the relationship between the deposition rate and the refractive index of the niobium oxide film investigated by the present inventors. in this case,
The film formation rate was controlled by changing the power applied to the sputtering device. As shown in FIG. 4, the refractive index of the niobium oxide film is such that the film formation rate is 0.05 to 0.1 nm / sec.
The area is changing rapidly. From the results of this experiment, it is possible to form a layer having a refractive index of 2.30 or less (for light having a wavelength of 640 nm) by setting the film formation rate to 0.1 nm / sec or more. The film formation rate is 0.
By setting it to be 08 nm / sec or less, the refractive index is 2.
It was possible to form a layer of 33 or more (for light having a wavelength of 640 nm). That is, when the film formation speed V1 of the first layer formed in contact with the optical waveguide 2 and the film formation speed V2 of the second layer formed on the first layer have a relationship of V1> V2. The refractive index of the second layer can be made higher than that of the first layer.

【0050】また、本実施の形態においては、装荷層3
の構成材料として、誘電体材料であるニオブ酸化物を例
に挙げて説明したが、本発明で使用可能な装荷層3の構
成材料はニオブ酸化物に限定されるものではなく、例え
ば、TiO2 、Ta25 、Sn25 、ZnO、Ga
N、ZrO2 、CeO2 、ZnSe、In23 などを
用いた場合であっても、各層ごとに成膜条件を異ならせ
ることにより、本実施の形態と同様の効果が得られる装
荷層を形成することができる。
Further, in this embodiment, the loading layer 3
As a constituent material of the above, niobium oxide, which is a dielectric material, has been described as an example, but the constituent material of the loading layer 3 usable in the present invention is not limited to niobium oxide. For example, TiO 2 , Ta 2 O 5 , Sn 2 O 5 , ZnO, Ga
Even when N, ZrO 2 , CeO 2 , ZnSe, In 2 O 3 or the like is used, by making the film forming conditions different for each layer, a loading layer having the same effect as that of the present embodiment can be obtained. Can be formed.

【0051】また、本実施の形態においては、装荷層3
が二層構造である場合を例に挙げて説明したが、各層の
成膜条件を変えることにより、さらに層数の多い多層構
造の装荷層を形成することは容易であり、例えば、各層
の膜厚と成膜条件を細かく制御して光閉じ込め強さを制
御することも可能である。
Further, in the present embodiment, the loading layer 3
However, it is easy to form a multi-layered loading layer having a larger number of layers by changing the film forming conditions for each layer. It is also possible to control the optical confinement strength by finely controlling the thickness and film forming conditions.

【0052】図5に、光導波路及び装荷層の屈折率分布
の他の例を示す。図5(a)は装荷層3のうち低屈折率
を有する層を、その屈折率分布をグレーデッドに変化さ
せて形成した場合を示し、図5(b)は装荷層3のうち
低屈折率を有する層を、その屈折率分布を階段状に変化
させて形成した場合を示す。尚、図5(a)及び図5
(b)中の屈折率分布において、n0 はMgOドープL
iNbO3 結晶基板1の屈折率、n1 は装荷層3のうち
低屈折率を有する層の光導波路2と接する部分の屈折
率、n2 は低屈折率を有する層の上に形成された高屈折
率を有する層の屈折率である。また、nf は光導波路2
のMgOドープLiNbO3 結晶基板1の表面における
屈折率である。ここで、光導波路2はプロトン交換処理
及びアニール処理によって形成されているため、光導波
路2の屈折率は、MgOドープLiNbO3 結晶基板1
の表面から内部に向かってnf からn0 の値をとるよう
にグレーデッドに変化している。また、図5(a)にお
いて、低屈折率を有する層の屈折率は、光導波路2の表
面と接する部分から高屈折率を有する層に向かってn1
からn2 の値をとるようにグレーデッドに変化してい
る。図5(a)、図5(b)のいずれに示す屈折率分布
も、例えば、成膜条件としての成膜温度を制御すること
によって実現可能である。すなわち、図5(a)の屈折
率分布は、低屈折率を有する層の成膜温度を成膜段階で
徐々に上昇させることによって実現可能である。また、
図5(b)の屈折率分布は、まず任意の成膜温度におい
て成膜し、成膜を中断して温度を上昇させ、再び成膜を
行うという工程を繰り返し行うことによって実現可能で
ある。
FIG. 5 shows another example of the refractive index distribution of the optical waveguide and the loading layer. 5A shows a case where a layer having a low refractive index in the loading layer 3 is formed by changing its refractive index distribution to graded, and FIG. 5B shows a low refractive index in the loading layer 3. The case where the layer having is formed by changing the refractive index distribution in a stepwise manner is shown. 5 (a) and 5
In the refractive index distribution in (b), n 0 is MgO-doped L
The refractive index of the iNbO 3 crystal substrate 1, n 1 is the refractive index of a portion of the loading layer 3 having a low refractive index in contact with the optical waveguide 2, and n 2 is the high refractive index formed on the layer having a low refractive index. It is the refractive index of the layer having the refractive index. N f is the optical waveguide 2
Is the refractive index on the surface of the MgO-doped LiNbO 3 crystal substrate 1. Here, since the optical waveguide 2 is formed by the proton exchange treatment and the annealing treatment, the refractive index of the optical waveguide 2 is MgO-doped LiNbO 3 crystal substrate 1
The value changes from n f to n 0 from the surface to the inside of the grading. Further, in FIG. 5A, the refractive index of the layer having a low refractive index is n 1 from the portion in contact with the surface of the optical waveguide 2 toward the layer having a high refractive index.
Is changed to graded to take the value of n 2 from. The refractive index distribution shown in either FIG. 5A or FIG. 5B can be realized by controlling the film forming temperature as the film forming condition, for example. That is, the refractive index distribution of FIG. 5A can be realized by gradually increasing the film forming temperature of the layer having a low refractive index at the film forming stage. Also,
The refractive index distribution of FIG. 5B can be realized by repeating the steps of first forming a film at an arbitrary film forming temperature, interrupting the film forming, raising the temperature, and then forming the film again.

【0053】多層膜を形成する場合、第1層を形成した
後、第2層を成膜する前に第1層の表面を大気中に曝す
と、表面酸化等による変質層が形成される。そして、こ
れが原因となって、第2層の形成後も層間に歪みが存在
し、伝搬損失の原因となる。これを防止するためには、
成膜条件の切り替えを真空中で行うことが望ましい。
In the case of forming a multilayer film, if the surface of the first layer is exposed to the atmosphere after forming the first layer and before forming the second layer, an altered layer due to surface oxidation or the like is formed. Then, due to this, there is strain between the layers even after the formation of the second layer, which causes a propagation loss. To prevent this,
It is desirable to switch the film forming conditions in vacuum.

【0054】また、本実施の形態においては、本発明の
装荷層を有する光導波路型素子として主に波長変換素子
を例に挙げて詳細に説明してきたが、本発明の光導波路
型素子は、例えば、電気光学効果を利用した光変調器や
光スイッチなどへ応用することも可能である。これら光
変調器、光スイッチなどにおいては、例えばLiNbO
3 結晶基板上に形成された光導波路の近傍に電極を形成
し、光導波路が形成された領域に電界を印加することに
より、電気光学効果を介して光導波路の実効的な屈折率
を変化させるといった手法がとられる。この場合、最も
電界の影響を受ける基板表面、すなわち光導波路表面近
傍の領域において屈折率の変化が大きくなる。従って、
光変調器においては、光導波路の光閉じ込めを強化する
ことにより、変調度を大きくすることが可能となる。こ
のため、この光変調器において本実施の形態で示した構
造を採用することにより、低伝搬損失で変調度の大きい
光変調器を作製することができる。
Further, in the present embodiment, the wavelength conversion element has been mainly described as an example of the optical waveguide type element having the loading layer of the present invention in detail, but the optical waveguide type element of the present invention is For example, it can be applied to an optical modulator or an optical switch that uses the electro-optical effect. In these optical modulators and optical switches, for example, LiNbO
(3) An electrode is formed in the vicinity of the optical waveguide formed on the crystal substrate, and an electric field is applied to the region where the optical waveguide is formed, thereby changing the effective refractive index of the optical waveguide through the electro-optic effect. Such a method is taken. In this case, the change in the refractive index becomes large on the substrate surface most affected by the electric field, that is, in the region near the optical waveguide surface. Therefore,
In the optical modulator, the degree of modulation can be increased by strengthening the optical confinement of the optical waveguide. Therefore, by adopting the structure shown in the present embodiment in this optical modulator, an optical modulator having a low propagation loss and a large modulation degree can be manufactured.

【0055】また、本発明の光導波路型素子は、例え
ば、装荷層3を導波光の伝搬方向に対して周期状にパタ
ーニングすることにより、グレーティング(周期的な屈
折率分布構造)として機能させることも可能である。光
導波路上にグレーティングを形成する構造は、光集積回
路等への応用が考えられている。例えば、スラブ型光導
波路上にグレーティング構造を形成することにより、グ
レーティングによる光回折効果を利用して集光や光の伝
搬方向の切り替えを行う機能を付加することができる。
回折効率(回折効果の強さ)は、グレーティングを形成
する部分の屈折率を高くすることによって大きくするこ
とが可能である。従って、本発明による装荷層を周期状
にパターニングしてグレーティングを形成することによ
り、低損失でかつ回折効率の大きいグレーティングを得
ることができる。
Further, the optical waveguide type device of the present invention is caused to function as a grating (periodic refractive index distribution structure) by, for example, patterning the loading layer 3 periodically in the propagation direction of the guided light. Is also possible. The structure in which the grating is formed on the optical waveguide is considered to be applied to an optical integrated circuit or the like. For example, by forming a grating structure on the slab type optical waveguide, it is possible to add a function of condensing light or switching the propagation direction of light by utilizing the optical diffraction effect of the grating.
The diffraction efficiency (strength of diffraction effect) can be increased by increasing the refractive index of the portion forming the grating. Therefore, by patterning the loading layer according to the present invention in a periodic pattern to form a grating, a grating with low loss and high diffraction efficiency can be obtained.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装荷層を、光導波路の屈折率よりも大きい屈折率を有
し、かつ、同一の構成元素からなり光学特性の異なる複
数の層によって構成することにより、光導波路の光閉じ
込めを強化し、同時に低損失な光導波路を実現すること
が可能となる。
As described above, according to the present invention,
By constructing the loading layer with a plurality of layers having a refractive index higher than that of the optical waveguide and having the same constituent elements and different optical characteristics, the optical confinement of the optical waveguide is enhanced and at the same time, it is reduced. It is possible to realize a lossy optical waveguide.

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

【図1】(a)は本発明の一実施の形態における光導波
路型素子を示す斜視図、(b)は(a)を+Z面から見
た断面図、及び装荷層と光導波路の屈折率分布を示す図
FIG. 1A is a perspective view showing an optical waveguide device according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view of FIG. 1A viewed from a + Z plane, and a refractive index of a loading layer and an optical waveguide. Diagram showing distribution

【図2】(a)は本発明の一実施の形態における装荷層
が設けられていない光導波路内を伝搬する導波光のモー
ドプロファイルを示す図、(b)は本発明の一実施の形
態における装荷層が設けられた光導波路内を伝搬する導
波光のモードプロファイルを示す図
FIG. 2A is a diagram showing a mode profile of guided light propagating in an optical waveguide in which a loading layer is not provided in one embodiment of the present invention, and FIG. The figure which shows the mode profile of the guided light which propagates in the optical waveguide in which the loading layer was provided.

【図3】本発明の一実施の形態におけるニオブ酸化物の
スパッタリング時の成膜温度と屈折率との関係を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a film forming temperature and a refractive index during sputtering of niobium oxide in one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施の形態におけるニオブ酸化物の
スパッタリング時の成膜速度と屈折率との関係を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a film formation rate and a refractive index during sputtering of niobium oxide in one embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施の形態における装荷層と光導波
路の屈折率分布の他の例を示す図
FIG. 5 is a diagram showing another example of the refractive index distributions of the loading layer and the optical waveguide according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 MgOドープLiNbO3 結晶基板 2、5 光導波路 3、6 装荷層 4 強誘電体結晶基板1 MgO-doped LiNbO 3 crystal substrate 2, 5 Optical waveguides 3, 6 Loading layer 4 Ferroelectric crystal substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 和久 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) 2H047 KA04 KA06 LA02 NA02 NA08 PA03 PA04 PA12 PA13 PA21 QA01 QA03 RA00 RA08 TA35 2K002 AA01 AA04 AB12 BA01 CA03 DA06 EA04 FA07 FA26 FA27 GA07 HA20    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Kazuhisa Yamamoto             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F-term (reference) 2H047 KA04 KA06 LA02 NA02 NA08                       PA03 PA04 PA12 PA13 PA21                       QA01 QA03 RA00 RA08 TA35                 2K002 AA01 AA04 AB12 BA01 CA03                       DA06 EA04 FA07 FA26 FA27                       GA07 HA20

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 強誘電体結晶基板と、前記強誘電体結晶
基板の表面近傍に形成された光導波路と、前記光導波路
上に形成された装荷層とを備えた光導波路型素子であっ
て、前記装荷層が、前記光導波路の屈折率よりも大きい
屈折率を有し、かつ、同一の構成元素からなり光学特性
の異なる複数の層によって構成された多層構造であるこ
とを特徴とする光導波路型素子。
1. An optical waveguide type device comprising a ferroelectric crystal substrate, an optical waveguide formed near the surface of the ferroelectric crystal substrate, and a loading layer formed on the optical waveguide. An optical fiber having a multilayer structure in which the loading layer has a refractive index higher than that of the optical waveguide and is composed of a plurality of layers that are made of the same constituent element and have different optical characteristics. Waveguide element.
【請求項2】 前記多層構造において、少なくとも隣り
合う層の屈折率が異なる請求項1に記載の光導波路型素
子。
2. The optical waveguide device according to claim 1, wherein at least adjacent layers in the multilayer structure have different refractive indexes.
【請求項3】 前記多層構造において、少なくとも隣り
合う層の光吸収係数が異なる請求項1に記載の光導波路
型素子。
3. The optical waveguide device according to claim 1, wherein in the multilayer structure, at least adjacent layers have different light absorption coefficients.
【請求項4】 前記多層構造が、屈折率の異なるm(m
は2以上の整数)の層からなる構造であり、前記光導波
路より離れた層ほど大きい屈折率を有する請求項1〜3
のいずれかに記載の光導波路型素子。
4. The multi-layer structure has m (m
Is an integer of 2 or more), and a layer farther from the optical waveguide has a larger refractive index.
The optical waveguide device according to any one of 1.
【請求項5】 前記装荷層が誘電体材料からなる請求項
1〜4のいずれかに記載の光導波路型素子。
5. The optical waveguide device according to claim 1, wherein the loading layer is made of a dielectric material.
【請求項6】 前記誘電体材料がニオブ酸化物である請
求項5に記載の光導波路型素子。
6. The optical waveguide device according to claim 5, wherein the dielectric material is niobium oxide.
【請求項7】 前記光導波路が、前記強誘電体結晶基板
にイオン交換を施すことによって形成される請求項1〜
6のいずれかに記載の光導波路型素子。
7. The optical waveguide is formed by subjecting the ferroelectric crystal substrate to ion exchange.
7. The optical waveguide device according to any of 6.
【請求項8】 前記強誘電体結晶基板の表面近傍に形成
され、周期的に非線形分極が反転している分極反転層を
さらに備えた請求項1〜7のいずれかに記載の光導波路
型素子。
8. The optical waveguide device according to claim 1, further comprising a polarization inversion layer which is formed near the surface of the ferroelectric crystal substrate and in which the nonlinear polarization is periodically inverted. .
【請求項9】 強誘電体結晶基板の表面近傍に光導波路
を形成する第1の工程と、前記光導波路上に装荷層を形
成する第2の工程とを備えた光導波路型素子の製造方法
であって、前記第2の工程が、同一の構成元素からなり
光学特性の異なる複数の層から構成される多層構造の装
荷層を形成する工程であり、各層ごとに形成条件が異な
ることを特徴とする光導波路型素子の製造方法。
9. A method of manufacturing an optical waveguide device comprising a first step of forming an optical waveguide near the surface of a ferroelectric crystal substrate and a second step of forming a loading layer on the optical waveguide. The second step is a step of forming a loading layer having a multi-layer structure composed of a plurality of layers made of the same constituent element and having different optical characteristics, and the formation conditions are different for each layer. And a method of manufacturing an optical waveguide device.
【請求項10】 前記光学特性が屈折率である請求項9
に記載の光導波路型素子の製造方法。
10. The optical property is a refractive index.
A method of manufacturing the optical waveguide device according to item 1.
【請求項11】 前記光学特性が光吸収係数である請求
項9に記載の光導波路型素子の製造方法。
11. The method of manufacturing an optical waveguide device according to claim 9, wherein the optical characteristic is a light absorption coefficient.
【請求項12】 前記第2の工程において、少なくとも
前記光導波路に接して形成される第1の層の形成温度T
1と前記第1の層の上に形成される第2の層の形成温度
T2が、T1<T2の関係にある請求項9に記載の光導
波路型素子の製造方法。
12. The formation temperature T of at least the first layer formed in contact with the optical waveguide in the second step.
10. The method of manufacturing an optical waveguide device according to claim 9, wherein the formation temperature T2 of 1 and the second layer formed on the first layer has a relationship of T1 <T2.
【請求項13】 前記第1の層の形成温度T1が100
℃以下である請求項12に記載の光導波路型素子の製造
方法。
13. The formation temperature T1 of the first layer is 100.
The method for producing an optical waveguide type device according to claim 12, wherein the temperature is not higher than ° C.
【請求項14】 前記第2の工程において、少なくとも
前記光導波路に接して形成される第1の層の形成速度V
1と前記第1の層の上に形成される第2の層の形成速度
V2が、V1>V2の関係にある請求項9に記載の光導
波路型素子の製造方法。
14. The formation speed V of at least the first layer formed in contact with the optical waveguide in the second step.
10. The method for manufacturing an optical waveguide device according to claim 9, wherein the formation speeds V2 of 1 and the second layer formed on the first layer have a relationship of V1> V2.
【請求項15】 前記第1の層の形成速度V1が0.1
nm/sec以上である請求項14に記載の光導波路型
素子の製造方法。
15. The formation rate V1 of the first layer is 0.1.
15. The method for manufacturing an optical waveguide type device according to claim 14, which is not less than nm / sec.
【請求項16】 前記装荷層を構成する材料がニオブ酸
化物である請求項9〜15のいずれかに記載の光導波路
型素子の製造方法。
16. The method of manufacturing an optical waveguide device according to claim 9, wherein the material forming the loading layer is niobium oxide.
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CN111694172A (en) * 2019-03-13 2020-09-22 住友大阪水泥株式会社 Optical waveguide element and method for manufacturing the same

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