JP2003177441A - Optical waveguide element - Google Patents

Optical waveguide element

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JP2003177441A
JP2003177441A JP2001379341A JP2001379341A JP2003177441A JP 2003177441 A JP2003177441 A JP 2003177441A JP 2001379341 A JP2001379341 A JP 2001379341A JP 2001379341 A JP2001379341 A JP 2001379341A JP 2003177441 A JP2003177441 A JP 2003177441A
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Japan
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optical waveguide
polarization
region
electrode
optical
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Japanese (ja)
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Junji Hirohashi
廣橋淳二
Shiro Shichijo
七条司朗
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Mitsui Chemicals Inc
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Mitsui Chemicals Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of an optical waveguide structure in which damage to a substrate is made small, to provide a simultaneous production method of a fine polarization structure such as a periodic polarization structure or the like and the optical waveguide structure and an optical waveguide element which is manufactured using the methods indicated above, eliminates the necessity of heating by the heater used to countermeasure optical damage and realizes a stable wavelength conversion even in the room temperature operations. <P>SOLUTION: In the relationship of a refractive index elliptical body at a y surface (a 'b' axis cross section) of an optical waveguide region 21 and a 90° polarization region 22, the refractive index of the region 21 becomes higher than the refractive index of the region 22 along the x direction of the coordinates of the regions 22 and 21. Therefore, by inserting polarized waves of the x direction of the coordinates, light beams are confined in and the region 21 is used as an optical waveguide. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、単結晶中に光導波
路構造をもつ素子に関する。特に、光導波路構造と周期
分極反転構造とを合わせ持ち、入力光の波長を別の波長
を持つ光に変換できる波長変換機能を備えた素子に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an element having an optical waveguide structure in a single crystal. In particular, the present invention relates to an element that has an optical waveguide structure and a periodic polarization inversion structure and has a wavelength conversion function that can convert the wavelength of input light into light having another wavelength.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバを用いた通信分野では、大容
量で高速なデータ伝送が要求される。特に波長多重(W
DM)や光時分割多重(OTDM)は光ファイバの伝送
容量を格段に増加できる点で有望視されており、複数の
キャリア波長を精度良く制御するための波長制御技術や
あるキャリア波長を別のキャリア波長に変換する波長変
換技術が重要になる。
2. Description of the Related Art In the field of communication using optical fibers, large capacity and high speed data transmission is required. Especially wavelength multiplexing (W
DM) and optical time division multiplexing (OTDM) are promising in that the transmission capacity of an optical fiber can be significantly increased, and a wavelength control technique for accurately controlling a plurality of carrier wavelengths and a certain carrier wavelength are different. A wavelength conversion technology for converting to a carrier wavelength becomes important.

【0003】たとえば既設の光通信ネットワークでは、
光ファイバの損失が少ない1.3μm帯をキャリア波長
とした単一波長の光伝送が主流であり、一般には都市内
の電話通信網を置換する目的で敷設されている。一方、
都市間を結ぶ幹線系の光通信ネットワークでは、波長多
重伝送に好適な1.5μm帯をキャリア波長とした波長
多重の光伝送が主流である。
For example, in an existing optical communication network,
Optical transmission of a single wavelength with a carrier wavelength in the 1.3 μm band, where optical fiber loss is small, is the mainstream, and is generally laid for the purpose of replacing telephone communication networks in cities. on the other hand,
In a trunk line optical communication network connecting cities, wavelength-multiplexed optical transmission having a carrier wavelength of 1.5 μm, which is suitable for wavelength-multiplexed transmission, is the mainstream.

【0004】両者の光通信ネットワークを接続する場
合、キャリア波長が互いに異なるため、一方のネットワ
ークに流れる光信号をいったん電気信号に変換し、他方
のネットワークに適合するキャリア波長を用いた光信号
に変換する必要がある。すると、光通信の性能が電気信
号処理の能力によって制限されてしまう。
When connecting both optical communication networks, since carrier wavelengths are different from each other, an optical signal flowing through one network is first converted into an electrical signal and then converted into an optical signal using a carrier wavelength compatible with the other network. There is a need to. Then, the performance of optical communication is limited by the capability of electric signal processing.

【0005】そこで、一方のネットワークのキャリア波
長を他方のネットワークのキャリア波長に直接に変換で
きれば、電気信号処理が介在しなくなり、光通信の高い
性能を有効に維持できる。そのため、キャリア波長を変
換するための光ミキシング技術が不可欠となる。
Therefore, if the carrier wavelength of one network can be directly converted to the carrier wavelength of the other network, electrical signal processing is eliminated and high performance of optical communication can be effectively maintained. Therefore, an optical mixing technique for converting the carrier wavelength is indispensable.

【0006】こうした波長変換では、非線形光学効果に
よる第2高調波発生(SHG)、和周波発生(SF
G)、差周波発生(DFG)、パラメトリック変換、な
どを利用するため、非線形光学効果の高い材料が望まれ
る。
In such wavelength conversion, second harmonic generation (SHG) and sum frequency generation (SF) due to the nonlinear optical effect are performed.
G), difference frequency generation (DFG), parametric conversion, etc. are used, and therefore a material having a high nonlinear optical effect is desired.

【0007】関連する先行技術として、特開平10−2
13826号、特開2000−10130号などが、関
連する論文として、文献1(Ming-Hsien CHOU,et al.,I
EICETRANS. ELECTRON., VOL.E83-C,NO.6,p.869,JUNE 20
00)、文献2(C.Q.Xu,et al.,Journal Applied Physic
s, VOL.87,NO.7,2000)、文献3(栗原,固体物理,p.7
5, Vol.29,No.1,1994)、文献4(古川,佐藤,日本結
晶成長学学会会誌,p.277, Vol.17, No.3&4,1990)など
がある。
As a related prior art, Japanese Patent Laid-Open No. 10-2
13826 and JP 2000-10130 are related papers (Ming-Hsien CHOU, et al., I).
EICETRANS. ELECTRON., VOL.E83-C, NO.6, p.869, JUNE 20
00), Reference 2 (CQXu, et al., Journal Applied Physic
s, VOL.87, NO.7,2000), Reference 3 (Kurihara, Solid State Physics, p.7)
5, Vol.29, No.1,1994), and reference 4 (Furukawa, Sato, Journal of Japan Society for Crystal Growth, p.277, Vol.17, No.3 & 4, 1990).

【0008】文献1では、導波路構造を持つPPLN
(periodically-poled lithium niobate:周期分極ニオ
ブ酸リチウム)素子を用いた差周波発生による光ミキシ
ングについて記載されている。文献2では、ニオブ酸リチ
ウムLiNbO3 を用いたQPM(Quasi-Phase Matching:
疑似位相整合)素子は、高強度の光が入射すると、フリ
ーキャリア吸収によって局部的に電界が生じ、非線形光
学定数が大きく変動する光損傷(Photorefractive dama
ge)について記載されている。文献3,4もニオブ酸リ
チウムに関する。このように波長変換を行う場合、従来
から非線形光学効果の高いニオブ酸リチウムを使用する
ことが多い。
In Reference 1, PPLN having a waveguide structure
Optical mixing by difference frequency generation using a (periodically-poled lithium niobate) element is described. In Reference 2, QPM (Quasi-Phase Matching: Lithium Niobate LiNbO3) is used.
A quasi-phase matching element is a type of optical damage (Photorefractive dama) in which high-intensity light causes a local electric field due to free carrier absorption, causing a large fluctuation in the nonlinear optical constant.
ge) is described. Documents 3 and 4 also relate to lithium niobate. In the case of performing wavelength conversion in this way, lithium niobate, which has a high nonlinear optical effect, has been conventionally used in many cases.

【0009】ニオブ酸リチウムは、文献2でも言及され
ているように、光入射開始からの時間経過とともに分単
位で疑似位相整合波長が大きくシフトしてしまい、波長
変換された出力光の強度が大きく変動する。こうした強
度変動の大きさや周期は不規則で、人為的な制御がほと
んど不可能であり、応用上の短所となっている。ただニ
オブ酸リチウムの光損傷は結晶温度を80℃〜200℃
程度に高く保持することによって緩和できることが判明
しており、その対策として結晶加熱用のヒータが不可欠
となる。
As described in Reference 2, lithium niobate causes a large shift in the quasi-phase matching wavelength in minutes with the passage of time from the start of light incidence, resulting in a large intensity of the wavelength-converted output light. fluctuate. The magnitude and period of such intensity fluctuations are irregular, and artificial control is almost impossible, which is a disadvantage in application. However, the optical damage of lithium niobate has a crystal temperature of 80 ° C to 200 ° C.
It has been found that it can be alleviated by keeping it high to some extent, and a heater for crystal heating is indispensable as a countermeasure.

【0010】しかしながら、こうしたヒータの存在は光
通信などへ応用する際に装置の大型化、複雑化、消費電
力の増加を招く。また、波長変換効率を向上させるため
には導波路化が必要である。導波路化のプロセスとし
て、ニオブ酸リチウム結晶のチタンやZnの元素拡散
法、またタンタル酸リチウム結晶の低温プロセスによる
プロトン交換法が知られている。しかし、これらの導波
路化工程は、周期分極構造を作製する工程の前または後
に、熱処理等により行わねばならず、波長変換素子を作
製する上で工程数が非常に多くなり、そのため、コス
ト、時間も多くかかっていた。
However, the presence of such a heater causes an increase in size, complexity, and power consumption of the device when it is applied to optical communication and the like. Further, in order to improve the wavelength conversion efficiency, it is necessary to use a waveguide. As a process for forming a waveguide, an element diffusion method of titanium or Zn of a lithium niobate crystal, or a proton exchange method by a low temperature process of a lithium tantalate crystal is known. However, these waveguide forming steps must be performed by heat treatment or the like before or after the step of forming the periodically poled structure, and the number of steps is extremely large in forming the wavelength conversion element, so that the cost, It took a lot of time.

【0011】一方、ニオブ酸カリウムは非線形光学効果
が大きいのみでなく、光損傷効果が著しく低い材料であ
る。ニオブ酸カリウムを光通信帯の波長変換として使用
するには、周期分極反転構造を作成しQPMを行う必要
がある。また、変換効率を向上させるためには導波路化
することが必要である。
On the other hand, potassium niobate is a material which has not only a large nonlinear optical effect but also an extremely low optical damage effect. In order to use potassium niobate for wavelength conversion in the optical communication band, it is necessary to create a periodically poled structure and perform QPM. Moreover, in order to improve the conversion efficiency, it is necessary to form a waveguide.

【0012】しかし、ニオブ酸カリウム結晶は相転移温
度が200℃付近に存在するため、前述の熱処理を伴う
ニオブ酸リチウム結晶のチタンやZnの元素拡散法は使
用できない。またタンタル酸リチウム結晶の低温プロセ
スよるプロトン交換法などの簡便な手法でも光導波路を
作製することはできない。
However, since the potassium niobate crystal has a phase transition temperature of around 200 ° C., the element diffusion method of titanium or Zn of the lithium niobate crystal accompanied by the above heat treatment cannot be used. Further, it is not possible to fabricate an optical waveguide by a simple method such as a proton exchange method by a low temperature process of lithium tantalate crystal.

【0013】これまで、ニオブ酸カリウムに対する導波
路作成法としてはHe+イオン打ち込み法による方法が
知られている。(Strohkendl et.al. J.Appl.Phys.,Vol
69,No1, 84 (1991))加速度2MeV、4Doseの照
射量で波長980nmの基本波の第二高調波(SHG:
波長490nm)発生、あるいは波長860nmの基本
波から波長430nmのSHG光発生用導波路として報
告されている。(Pliska et.al.; J.Appl. Phys.Vol.8
4,No.3,1186(1998)) これら基本波の波長が1μm以
下の光に対しては伝播損失は小さいが基本波の波長が長
くなると基板へのトンネリング効果により伝播損失が大
きくなる。波長1.55μmの基本波に対しての伝播損
失は10dB/cm以上となり殆ど導波路として機能し
ない。また打ち込みエネルギーが高いため基板に対する
ダメージが発生し非線形光学効果の減少を生じるといっ
た問題もある。またニオブ酸カリウム結晶は分極反転電
圧がニオブ酸リチウム結晶などに比べて著しく低い電圧
で反転現象を生じてしまうため、電荷を持ったイオンを
注入する際、基板が帯電し分極反転構造が部分的にある
いは全面で消失してしまい周期分極反転構造を有する導
波路作成法としては使用できない。(Pliska et.al.;
J.Opt.Soc.Am.B, vol15, No2, 628 (1998))
A He + ion implantation method has been known as a method for forming a waveguide for potassium niobate. (Strohkendl et.al. J.Appl.Phys., Vol
69, No1, 84 (1991)) Acceleration 2MeV, 4Dose 2nd harmonic (SHG:
It is reported as a waveguide for generating SHG light having a wavelength of 490 nm) or generating a SHG light having a wavelength of 430 nm from a fundamental wave having a wavelength of 860 nm. (Pliska et.al .; J.Appl. Phys.Vol.8
4, No. 3, 1186 (1998)) Propagation loss is small for light with a fundamental wave wavelength of 1 μm or less, but when the fundamental wave wavelength is long, the propagation loss increases due to the tunneling effect on the substrate. Propagation loss for a fundamental wave having a wavelength of 1.55 μm is 10 dB / cm or more, and it hardly functions as a waveguide. Further, since the implantation energy is high, there is a problem that the substrate is damaged and the nonlinear optical effect is reduced. In addition, the polarization inversion voltage of potassium niobate crystal occurs at a voltage that is significantly lower than that of lithium niobate crystal, so when injecting charged ions, the substrate is charged and the polarization inversion structure is partially However, it cannot be used as a method for producing a waveguide having a periodically poled structure. (Pliska et.al .;
J.Opt.Soc.Am.B, vol15, No2, 628 (1998))

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、製造
時に基板へのダメージが少ない光導波路構造、また周期
分極反転構造を備えて光損傷対策のヒータによる加熱が
不要で室温動作でも安定した波長変換を実現できる光導
波路素子を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical waveguide structure which causes less damage to a substrate during manufacturing, and a periodic polarization inversion structure which does not require heating by a heater as a measure against optical damage and is stable even at room temperature operation. An object is to provide an optical waveguide device capable of realizing wavelength conversion.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、光導波路が設
けられた強誘電体基板からなる光導波路素子であり、光
導波路を形成する領域の分極方向と、光導波路を挟み込
む領域の分極方向が異なることにより、光導波路を形成
する領域の屈折率を光導波路を挟み込む領域の屈折率よ
りも高くした光導波路素子である。
The present invention is an optical waveguide element comprising a ferroelectric substrate provided with an optical waveguide, wherein the polarization direction of a region forming the optical waveguide and the polarization direction of a region sandwiching the optical waveguide. Are different from each other, the refractive index of the region in which the optical waveguide is formed is higher than the refractive index of the regions sandwiching the optical waveguide.

【0016】また本発明は、前記光導波路の光進行方向
を横切るように周期分極反転構造を備えてもよい。
Further, the present invention may be provided with a periodic polarization inversion structure so as to cross the light traveling direction of the optical waveguide.

【0017】この前記強誘電体が斜方晶、正方晶、単斜
晶のいずれかであることが好ましく、また前記強誘電体
がニオブ酸カリウムであることがより好ましい。
It is preferable that the ferroelectric substance is any of orthorhombic crystals, tetragonal crystals and monoclinic crystals, and it is more preferable that the ferroelectric substance is potassium niobate.

【0018】前述の通り、従来の強誘電体上への光導波
路の作製法は、ニオブ酸リチウム結晶へのチタンやZn
などの元素拡散法、タンタル酸リチウム結晶へのプロト
ン交換法、ニオブ酸カリウム結晶へのHe+イオンの打
ち込み法などがあった。これらはいずれも化学的に屈折
率を変化させた領域を作製するものであった。。
As described above, the conventional method for producing an optical waveguide on a ferroelectric material is to use titanium or Zn on a lithium niobate crystal.
And the like, a proton exchange method for a lithium tantalate crystal, and a He + ion implantation method for a potassium niobate crystal. In all of these, a region having a chemically changed refractive index was produced. .

【0019】本発明では、これまでの化学的な変化を用
いず、分極構造を物理的に変化させる、と言う新しい発
想を用いて光導波路構造を得ることが出来る。
In the present invention, the optical waveguide structure can be obtained by using a new idea of physically changing the polarization structure without using the conventional chemical change.

【0020】本発明における光導波路構造を図1に示
す。図1(a)は光導波路作製前の強誘電体基板4の形
状の外略図を示している。結晶軸の+c軸方向が分極方
向であり、作製前の結晶軸であるa,b,c軸の方向を
それぞれx,y,z座標にとる。図1(b)は光導波路
作製後の強誘電体基板4の分極構造である。図中の光導
波路領域21の分極方向(+c軸方向)と90°分極領
域22の分極方向(+c軸方向)は互いに90°をな
す。光導波路領域21の分極方向(+c軸方向)は座標
では±z方向のいずれか、90°分極領域22の分極方
向(+c軸方向)は座標では±x方向のいずれかをとる
ことができる。
The optical waveguide structure of the present invention is shown in FIG. FIG. 1A shows an outline view of the shape of the ferroelectric substrate 4 before the optical waveguide is manufactured. The + c axis direction of the crystal axis is the polarization direction, and the directions of the a, b, and c axes that are the crystal axes before fabrication are taken as x, y, and z coordinates, respectively. FIG. 1B shows the polarization structure of the ferroelectric substrate 4 after the optical waveguide is manufactured. In the figure, the polarization direction of the optical waveguide region 21 (+ c axis direction) and the polarization direction of the 90 ° polarization region 22 (+ c axis direction) form 90 ° with each other. The polarization direction (+ c axis direction) of the optical waveguide region 21 can be either ± z direction in coordinates, and the polarization direction of the 90 ° polarization region 22 (+ c axis direction) can be in ± x directions.

【0021】この場合、光導波路中の光の伝播方向は座
標軸でy方向(b軸方向)となる。そこで、以下ではy
方向(b軸方向)に光が伝播する場合を考える。この構
造における光導波路領域21と90°分極領域22との
y面(b軸断面)における屈折率楕円体の関係を図1
(c)に示す。図1(c)に示すように、90°分極領
域22と光導波路領域21では座標のx方向について、
光導波路領域21の屈折率が90°分極領域22の屈折
率より高くなる。このことから、座標のx方向の偏波を
いれることにより光の閉じ込めが可能となり、光導波路
領域21を光導波路として利用することができる。この
ように偏光方向で光導波領域の屈折率が、分極反転領域
のそれよりも大きい方向をとることにより、偏光に対し
て顕著な導波機能を有す。さらに光導波路領域21の分
極は、座標の±z方向のいずれもとることができる。こ
のことから、光導波路領域21に前述の周期分極反転構
造などの微細分極構造の作製が可能である。
In this case, the propagation direction of light in the optical waveguide is the y-direction (b-axis direction) on the coordinate axis. Therefore, in the following, y
Consider a case where light propagates in the direction (b-axis direction). FIG. 1 shows the relationship between the optical waveguide region 21 and the 90 ° polarized region 22 in this structure in the y-plane (b-axis cross section) of the refractive index ellipsoid.
It shows in (c). As shown in FIG. 1C, in the 90 ° polarization region 22 and the optical waveguide region 21, in the x direction of the coordinates,
The refractive index of the optical waveguide region 21 becomes higher than that of the 90 ° polarized region 22. From this, the light can be confined by introducing the polarized wave in the x direction of the coordinates, and the optical waveguide region 21 can be used as an optical waveguide. In this way, the refractive index of the optical waveguide region in the polarization direction is larger than that of the polarization inversion region, so that it has a remarkable guiding function for polarized light. Furthermore, the polarization of the optical waveguide region 21 can be taken in any of the ± z directions of the coordinates. From this, it is possible to fabricate a fine polarization structure such as the above-mentioned periodic polarization inversion structure in the optical waveguide region 21.

【0022】続いて、上述の90°分極領域22を用い
た新しい光導波路構造の作製法について以下に説明す
る。本発明による光導波路構造作製法の一例の一製造工
程の略線的拡大模式図を図2に示す。本発明は図2に示
すように、座標の+z方向が分極方向(+c軸方向)に
なるように単分域化された分極を持つ強誘電体基板4に
所定の光導波路構造を形成する光導波路構造作製法にお
いて、この基板4に第1および第2電極の電極1、およ
び2を配置して、第1または第2の電極1,2の少なく
とも一つの電極にパターンを形成し、第1および第2の
電極1、2間に基板4の分極方向(+c軸方向)の負側
を負電極、正側を正電極となるように作製回路を構成
し、第1の電極1と第2の電極2の間に電界を印加する
ことにより、光導波路構造を作製する。電極のパターン
は、第1または第2の電極のいずれか、または両方に作
製してあるものとする。
Next, a method of manufacturing a new optical waveguide structure using the above 90 ° polarized region 22 will be described below. FIG. 2 shows a schematic enlarged schematic view of one manufacturing process of an example of the optical waveguide structure manufacturing method according to the present invention. As shown in FIG. 2, the present invention is an optical device that forms a predetermined optical waveguide structure on a ferroelectric substrate 4 having a polarization that is divided into domains so that the + z direction of coordinates is the polarization direction (+ c axis direction). In the method for producing a waveguide structure, the electrodes 1 and 2 of the first and second electrodes are arranged on the substrate 4, and a pattern is formed on at least one of the first and second electrodes 1 and 2, The manufacturing circuit is configured such that the negative side of the polarization direction (+ c axis direction) of the substrate 4 is the negative electrode and the positive side is the positive electrode between the second electrode 1 and the second electrode 1 and 2. An optical waveguide structure is produced by applying an electric field between the electrodes 2 of. It is assumed that the electrode pattern is formed on either or both of the first and second electrodes.

【0023】光導波路を形成するための電極のパターン
31は、直線、曲線、鈍角、鋭角、などいずれの形状で
もよいが、光導波路を形成する90°分極領域22を精
度よく作製するためには、例えば図5(a)に示すよう
なy方向(b軸方向光の伝播方向)に平行、x方向に垂
直な辺を持つ直線状、格子状、長方形状、など直線部と
直角を持つものが望ましい。光導波路を形成するための
電極のパターン31の第1および第2の電極1、2の関
係は、図5(b)にいくつかの例で示すように、片側が
全面電極の場合、あるいは両側とも同じパターンを形成
している場合、両側のパターンがずれて作製されている
場合のいずれでもよい。
The electrode pattern 31 for forming the optical waveguide may have any shape such as a straight line, a curved line, an obtuse angle, or an acute angle, but in order to accurately manufacture the 90 ° polarization region 22 forming the optical waveguide. , Which have a right angle to a straight line portion such as a straight line having a side parallel to the y direction (b axis direction light propagation direction) as shown in FIG. Is desirable. The relationship between the first and second electrodes 1 and 2 of the electrode pattern 31 for forming the optical waveguide is as shown in some examples in FIG. In both cases, the same pattern may be formed, or the patterns on both sides may be displaced.

【0024】本発明による電極の形状は、パターンを形
成してある電極であれば、その材料材質によらない。た
とえば、パターン作製にフォトリソグラフィーを用い、
その上にリフトオフ法により作製したAl、Auなどの
金属電極、フォトリソグラフィにより周期を作製したフ
ォトレジストなどの絶縁層5を介してLiCl、KCl
などの電解液を電極として用いる液体電極、また、これ
らフォトレジストと金属電極の二つを組み合わせて作製
した電極などである。
The shape of the electrode according to the present invention does not depend on the material of the material as long as it is a patterned electrode. For example, using photolithography for pattern formation,
LiCl, KCl are formed on the insulating layer 5 such as a metal electrode made of Al, Au or the like formed by a lift-off method, and a photoresist or the like whose period is formed by photolithography.
Liquid electrodes using an electrolytic solution such as the above as an electrode, or an electrode manufactured by combining two of these photoresist and metal electrode.

【0025】続いて、上述の90°分極領域22を用い
た新しい光導波路構造と、180°分極領域による周期
分極反転構造などの微細分極構造の同時作製法について
以下に説明する。図7(a)に上述の90°分極領域2
2を用いた新しい光導波路構造と180°分極領域によ
る周期分極反転構造などの微細分極構造を合わせ持つ構
造を示す。図7(a)に示すように上述の構造は90°
分極領域22に囲まれた光導波路領域21をもつ。さら
に、光導波路領域21の内部は図7(b)に示すよう
に、+z方向に向いた領域10と−z方向に向いた領域
11が周期的に配列した微細分極構造23を形成してい
る。図7(a)に示す構造の光導波路領域21にy方向
に光を伝播するようにすると、180°分極構造による
周期分極反転などの微細分極構造23の機能をもった光
導波路として機能させることができる。
Next, a method for simultaneously producing the above-mentioned new optical waveguide structure using the 90 ° polarization region 22 and a fine polarization structure such as a periodic polarization inversion structure using the 180 ° polarization region will be described below. In FIG. 7A, the 90 ° polarization region 2 described above is used.
A structure having a new optical waveguide structure using 2 and a fine polarization structure such as a periodic polarization inversion structure with a 180 ° polarization region is shown. As shown in FIG. 7 (a), the above-mentioned structure is 90 °.
It has an optical waveguide region 21 surrounded by a polarization region 22. Further, as shown in FIG. 7B, the inside of the optical waveguide region 21 forms a fine polarization structure 23 in which regions 10 oriented in the + z direction and regions 11 oriented in the −z direction are periodically arranged. . When light is propagated in the y direction in the optical waveguide region 21 having the structure shown in FIG. 7A, the optical waveguide region 21 can function as an optical waveguide having the function of the fine polarization structure 23 such as periodic polarization inversion by the 180 ° polarization structure. You can

【0026】次に、本発明による周期分極反転などの微
細分極構造23と光導波路構造の同時作製法の一例の一
製造工程を図2に示す略線的拡大模式図をもちいて説明
する。本発明は図2に示すように、座標の+z方向が分
極方向(+c軸方向)になるように単分域化された分極
を持つ強誘電体基板4に、所定の分極構造を形成する分
極を持つ単結晶の分極構造と光導波路構造の同時作製法
において、この基板4に第1および第2電極の電極1、
および2を配置して、第1または第2の電極1,2の少
なくとも一つの電極にパターンを形成し、第1および第
2の電極1、2間に基板4の分極方向(+c軸方向)の
負側を負電極、正側を正電極となるように作製回路を構
成し、第1の電極1と第2の電極2の間に電界を印加す
ることにより、分極反転構造と光導波路構造を同時に作
製する。電極のパターンは、図2における第1または第
2の電極1、2のいずれか、または両方に作製してある
ものとする。
Next, one example of a manufacturing process of the simultaneous manufacturing method of the fine polarization structure 23 such as periodic polarization inversion and the optical waveguide structure according to the present invention will be described with reference to the schematic enlarged schematic view shown in FIG. According to the present invention, as shown in FIG. 2, a polarization forming a predetermined polarization structure is formed on a ferroelectric substrate 4 having polarization divided into single domains so that the + z direction of coordinates is the polarization direction (+ c axis direction). In the method for simultaneously producing a single-crystal polarization structure and an optical waveguide structure having, the substrate 1 has electrodes 1 of the first and second electrodes,
And 2 are arranged to form a pattern on at least one electrode of the first or second electrodes 1 and 2, and the polarization direction of the substrate 4 (+ c axis direction) between the first and second electrodes 1 and 2. Of the polarization inversion structure and the optical waveguide structure by constructing a manufacturing circuit such that the negative side of the electrode is the negative electrode and the positive side of the electrode is the positive electrode, and applying an electric field between the first electrode 1 and the second electrode 2. Are produced at the same time. The electrode pattern is formed on either or both of the first and second electrodes 1 and 2 in FIG.

【0027】本発明において光導波路を形成するための
電極のパターン31は、直線、曲線、鈍角、鋭角、など
いずれの形状でもよいが、光導波路を形成する90°分
極領域22を精度よく作製するためには、例えば図6
(a)に示すようなy方向(b軸方向光の伝播方向)に
平行、x方向に垂直な辺を持つ直線状、格子状、長方形
状、など直線部と直角を持つものが望ましい。光導波路
を形成するための電極のパターン31の第1および第2
の電極1、2の関係は、図6(b)に示すように、片側
が全面電極の場合、あるいは両側とも同じパターンを形
成している場合、両側のパターンがずれて作製されてい
る場合のいずれでもよい。
In the present invention, the electrode pattern 31 for forming the optical waveguide may have any shape such as a straight line, a curved line, an obtuse angle or an acute angle, but the 90 ° polarized region 22 forming the optical waveguide is produced with high precision. To do this, for example, see FIG.
It is desirable to have a right angle with a straight line portion such as a straight line shape having sides parallel to the y direction (light propagation direction of the b axis direction) as shown in (a), a side perpendicular to the x direction, a lattice shape, or a rectangular shape. First and second electrode patterns 31 for forming an optical waveguide
As shown in FIG. 6 (b), the relationship between the electrodes 1 and 2 is that when one side is a full surface electrode, when both sides are formed with the same pattern, or when both sides of the electrode are displaced. Either is fine.

【0028】本発明において周期分極反転などの微細分
極構造23を作製するための電極のパターン32は、直
線、曲線、鈍角、鋭角、などいずれの形状でもよいが、
微細分極構造を形成する180°分極構造領域を精度よ
く作製するためには、例えば図6(a)に示すようなy
方向(b軸方向光の伝播方向)に垂直、x方向に平行な
辺を持つ直線状、格子状、長方形状、など直線部と直角
を持つものが望ましい。本発明において周期分極反転な
どの微細分極構造23を作製するための電極のパターン
32の第1および第2の電極1、2の関係は、図6
(c)に示すように、片側が全面電極の場合、あるいは
両側とも同じパターンを形成している場合のいずれかが
望ましい。
In the present invention, the electrode pattern 32 for producing the fine polarization structure 23 such as the periodic polarization reversal may have any shape such as a straight line, a curved line, an obtuse angle or an acute angle.
In order to accurately manufacture the 180 ° -polarized structure region that forms the finely polarized structure, for example, y as shown in FIG. 6A is used.
It is desirable to have a right angle with a straight line portion such as a straight line having a side parallel to the x direction, a lattice shape, or a rectangular shape, which is perpendicular to the direction (b-axis direction light propagation direction). In the present invention, the relationship between the first and second electrodes 1 and 2 of the electrode pattern 32 for producing the finely polarized structure 23 such as periodic polarization inversion is shown in FIG.
As shown in (c), it is preferable that one side is a full-scale electrode or both sides have the same pattern.

【0029】本発明による電極の形状は、パターンを形
成してある電極であれば、その材料材質によらない。た
とえば、パターン作製にフォトリソグラフィーを用い、
その上にリフトオフ法により作製したAl、Auなどの
金属電極、フォトリソグラフィにより周期を作製したフ
ォトレジストなどの絶縁層5を介してLiCl、KCl
などの電解液を電極として用いる液体電極、また、これ
らフォトレジストと金属電極の二つを組み合わせて作製
した電極などである。また、上述のパターン電極の作製
は、第1または第2の電極1、2のいずれかでもよい
し、または両方に作製してもよい。
The shape of the electrode according to the present invention does not depend on the material of the electrode as long as it is a patterned electrode. For example, using photolithography for pattern formation,
LiCl, KCl are formed on the insulating layer 5 such as a metal electrode made of Al, Au or the like formed by a lift-off method, and a photoresist or the like whose period is formed by photolithography.
Liquid electrodes using an electrolytic solution such as the above as an electrode, or an electrode manufactured by combining two of these photoresist and metal electrode. In addition, the above-described patterned electrode may be manufactured by using either the first or second electrode 1 or 2, or both of them.

【0030】上述の、光導波路構造の作製法により、光
導波路構造を作製することができた。さらに、本発明に
よる周期分極構造などの微細分極構造と光導波路構造の
同時作製法により、周期分極反転構造などの微細分極構
造と光導波路構造を同時作製することができた。これは
イオン注入などの手段が不要となるため、結晶へのダメ
ージを発生させない。これは以下に示す現象によるもの
である。
An optical waveguide structure could be produced by the above-described method for producing an optical waveguide structure. Furthermore, by the method for simultaneously producing a fine polarization structure such as a periodic polarization structure and an optical waveguide structure according to the present invention, a fine polarization structure such as a periodic polarization inversion structure and an optical waveguide structure could be produced simultaneously. This eliminates the need for means such as ion implantation, and thus does not cause damage to the crystal. This is due to the phenomenon described below.

【0031】図2において、基板4の第1の電極1にパ
ターン電極を作製し、分極方向(+c軸方向)が座標の
+z方向から−z方向に反転するのに必要な電界を第1
の電極1、第2の電極2間に印加した。その結果、驚く
べきことに、座標の±z軸方向に分極方向(+c軸方
向)を持つ領域以外に、±x軸方向に分極方向(+c軸
方向)をもつ領域、すなわち図1(b)に示す構造と同
様に座標y軸と平行でz面から±45°傾いた面をもつ
板状の90°分極領域22が生じ光導波路構造となって
いることを確認された。さらに基板4をフッ酸で10分
間エッチングしたところ、光導波路領域21に分極方向
(+c軸方向)が座標の±z軸方向である180°分極
構造を有し、パターン電極と対応する微細分極構造を合
わせ持つことが確認された。
In FIG. 2, a patterned electrode is formed on the first electrode 1 of the substrate 4, and the electric field required to reverse the polarization direction (+ c axis direction) from the + z direction to the −z direction of the coordinates is first.
Was applied between the electrode 1 and the second electrode 2. As a result, surprisingly, in addition to the region having the polarization direction (+ c axis direction) in the ± z axis direction of the coordinate, the region having the polarization direction (+ c axis direction) in the ± x axis direction, that is, FIG. It was confirmed that a plate-like 90 ° polarization region 22 having a surface parallel to the y-axis of the coordinates and inclined by ± 45 ° from the z-plane was formed similarly to the structure shown in FIG. When the substrate 4 was further etched with hydrofluoric acid for 10 minutes, the optical waveguide region 21 had a 180 ° polarization structure in which the polarization direction (+ c axis direction) was the ± z axis direction of the coordinates, and a fine polarization structure corresponding to the pattern electrode. It has been confirmed that they have both.

【0032】これは、以下に示す理由が考えられる。基
板4において、分極方向(+c軸方向)を180°反転
させるのに必要な電界以上を印加した際、電界の斜め成
分が、分極方向(+c軸方向)を90°回転させるのに
必要な電界より大きくなっているため、180°分極以
外に90°の分極領域を作製することが可能となり、光
導波路構造を作製でき、かつ周期分極反転などの微細分
極構造と光導波路構造を同時に作製できたものと思われ
る。
The reason for this is considered as follows. When an electric field equal to or more than the electric field required to invert the polarization direction (+ c axis direction) by 180 ° is applied to the substrate 4, an oblique component of the electric field causes an electric field necessary to rotate the polarization direction (+ c axis direction) by 90 °. Since it is larger, it is possible to fabricate a 90 ° polarization region other than 180 ° polarization, an optical waveguide structure can be produced, and a fine polarization structure such as periodic polarization inversion and an optical waveguide structure can be produced at the same time. It seems to be.

【0033】上述のように、分極方向(+c軸方向)と
平行に電界を印加することにより90°分極構造による
光導波路構造を作製することができる。さらに、上述の
ように、微細パターンをつけた電極を用いて分極方向
(+c軸方向)と平行に電界を印加することにより、1
80°分極構造による周期分極構造などの微細分極構造
23と、90°分極構造による光導波路構造とを合わせ
持つ構造を同時に作製できることがわかった。
As described above, an optical waveguide structure having a 90 ° polarization structure can be manufactured by applying an electric field parallel to the polarization direction (+ c-axis direction). Further, as described above, by applying an electric field in parallel with the polarization direction (+ c-axis direction) using the electrode with the fine pattern,
It was found that a structure having both a fine polarization structure 23 such as a periodic polarization structure having an 80 ° polarization structure and an optical waveguide structure having a 90 ° polarization structure can be manufactured at the same time.

【0034】[0034]

【発明の実施形態】強誘電体基板4としてニオブ酸カリ
ウム(KN)を用い、分極方向(+c軸方向)と垂直に
カットし、その分極の片方の主面に絶縁層5としてフォ
トレジストを塗布してフォトリソグラフィーにより作製
したパターンとLiCl飽和水溶液の第一の電極1、お
よびLiCl飽和水溶液のみを基板4に接触させた第二
の電極2よりなる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Potassium niobate (KN) is used as a ferroelectric substrate 4, cut perpendicular to the polarization direction (+ c-axis direction), and a photoresist is applied as an insulating layer 5 to one main surface of the polarization. Then, the pattern is formed by photolithography, the first electrode 1 of the saturated LiCl aqueous solution, and the second electrode 2 in which only the saturated LiCl aqueous solution is in contact with the substrate 4.

【0035】この例では、光の伝播方向を座標のy方向
(b軸方向)にするため、図7(c)に示すように、周
期分極反転などの微細分極構造23を作製するための電
極のパターン32をy方向と垂直、x方向と平行に配置
し、光導波路を形成するための電極のパターン31をx
方向と垂直、y方向と平行に配置した。電極の幅を10
μm,電極間隔を100μmとした。対向する電極は全
面電極とした。
In this example, since the light propagation direction is the y-direction (b-axis direction) of the coordinates, as shown in FIG. 7C, an electrode for producing the fine polarization structure 23 such as periodic polarization reversal. Of the electrode 31 for forming the optical waveguide are arranged in the x-direction and the x-direction is arranged in parallel with the y-direction.
It was arranged perpendicular to the direction and parallel to the y direction. The width of the electrode is 10
μm, the electrode interval was 100 μm. The opposing electrodes were full-scale electrodes.

【0036】この例では、周期分極反転などの微細分極
構造を作製するための電極のパターン32は、電極のパ
ターン32の電極部の幅が15μm、フォトレジストに
よる絶縁層5部の幅が15μm、合わせて30μm周期
となる形状とした。
In this example, the electrode pattern 32 for producing a finely polarized structure such as periodic polarization inversion has a width of the electrode portion of the electrode pattern 32 of 15 μm, and a width of the photoresist insulating layer 5 portion of 15 μm. The shape is such that the total period is 30 μm.

【0037】そして、この例では基板をシリコーンゴム
を介しておよびアクリル板ではさみ、アクリル板と基板
の間をLiCl飽和水溶液で充填する。充填する際、脱
気処理をすることにより基板の表面に気泡が残らないよ
うに調節する。
In this example, the substrate is sandwiched by silicone rubber and an acrylic plate, and the space between the acrylic plate and the substrate is filled with a LiCl saturated aqueous solution. At the time of filling, degassing is performed so that bubbles are not left on the surface of the substrate.

【0038】次に、基板の間に電源により電界を印加す
ることにより図7(a)に示す180度分極構造による
周期分極反転構造などの微細分極構造23と、90°分
極構造による光導波路構造の同時作製を行った。この場
合、基板4の厚さを1mm、フォトレジストの厚みを8
μmとし、電極1を正電位、電極2が負電位となるよう
にし、約300V/mmの電界を約50ms、約350
V/mmの電界を約9ms、約400V/mmの電界を
約5msの3通りの電界の印加方法により上述の構造の
作製を試みた。
Next, by applying an electric field between the substrates by a power source, a fine polarization structure 23 such as a periodically poled structure having a 180 degree polarization structure shown in FIG. 7A and an optical waveguide structure having a 90 degree polarization structure. Were simultaneously produced. In this case, the thickness of the substrate 4 is 1 mm and the thickness of the photoresist is 8 mm.
μm, the electrode 1 has a positive potential and the electrode 2 has a negative potential, and an electric field of about 300 V / mm is about 50 ms, about 350
An attempt was made to fabricate the above-mentioned structure by three methods of applying an electric field of V / mm of about 9 ms and an electric field of about 400 V / mm of about 5 ms.

【0039】その結果の一例を図3に示す。図3はy面
(b軸断面)から観察した光学顕微鏡写真である。図3
の写真に示すように、いずれの印加方法でも、図1
(c)のように90°分極領域22による光導波路領域
21が作製できた。(基板の上端に沿ってぎざぎざの黒
部がみえるがこれは断面を切断する時にできた欠けであ
る。)90°分極領域22の幅は非常に狭い(<1μm)
が、屈折率差が大きいため、光を閉じ込めるには十分で
あることが分かった。
An example of the result is shown in FIG. FIG. 3 is an optical micrograph observed from the y-plane (b-axis cross section). Figure 3
As shown in the photograph of FIG.
As shown in (c), the optical waveguide region 21 was formed by the 90 ° polarization region 22. (A jagged black part can be seen along the upper edge of the substrate, which is a chip made when the cross section is cut.) The width of the 90 ° polarization region 22 is very narrow (<1 μm).
However, it was found that the difference in refractive index is large enough to confine light.

【0040】さらに、作製した基板4をフッ酸で10分
間エッチングすることにより180°分極構造による周
期分極反転構造などの微細分極構造23の形成状況を確
認した。その結果の一例を図4に示す。図4は座標のz
軸に垂直な面、すなわち第1の電極1であった面のエッ
チング後の光学顕微鏡写真である。x軸方向に平行な白
黒のパターンは、それぞれ黒の領域11が−z方向の分
極方向を持つ領域であり、白の領域10が+z方向の分
極方向を持つ領域である。さらに、y軸方向に平行な直
線ストライプは、形成された90°分極領域22が表面に
現れた部分であり、これら90°分極領域22の間で光導
波路を構成することができる。図4のように、90°分極
領域22で挟まれた光導波路領域21において、微細分
極構造23がきれいに形成できている。図4の写真に示
すように、いずれの印加方法でも、図7(a)のように
光導波路領域21に周期30μmの180°分極構造に
よる周期分極反転構造を作製できた。以上の結果から、
電界印加法により、90°分極構造を用いた光導波路構
造を作製することができ、さらに、90°分極構造を用
いた光導波路構造と180°分極構造による周期分極反
転などの微細分極構造を同時に作製することができた。
Further, the formed substrate 4 was etched with hydrofluoric acid for 10 minutes to confirm the formation state of the fine polarization structure 23 such as the periodic polarization inversion structure of the 180 ° polarization structure. An example of the result is shown in FIG. Figure 4 is the coordinate z
It is an optical microscope photograph after etching of the surface perpendicular to the axis, that is, the surface that was the first electrode 1. In the black-and-white pattern parallel to the x-axis direction, the black region 11 is the region having the −z direction polarization direction, and the white region 10 is the region having the + z direction polarization direction. Further, the straight stripes parallel to the y-axis direction are the portions where the formed 90 ° polarization regions 22 appear on the surface, and an optical waveguide can be formed between these 90 ° polarization regions 22. As shown in FIG. 4, in the optical waveguide region 21 sandwiched by the 90 ° polarization regions 22, the fine polarization structure 23 can be finely formed. As shown in the photograph of FIG. 4, with any of the application methods, a periodic polarization inversion structure having a 180 ° polarization structure with a period of 30 μm was formed in the optical waveguide region 21 as shown in FIG. 7A. From the above results,
An optical waveguide structure using a 90 ° -polarized structure can be manufactured by the electric field application method, and further, an optical waveguide structure using the 90 ° -polarized structure and a fine polarization structure such as periodic polarization reversal by the 180 ° -polarized structure can be simultaneously formed. It was possible to make.

【0041】本発明によれば、光導波路は基板表面に設
けるだけでなく、基板の内部にも設けることが出来る。
分極反転領域を形成するための電極パターンを4本設け
て分極処理を行うことにより図8に示すように結晶から
なる基板4の内部で4辺を90°分極領域22に囲まれ
た光導波路領域21が形成される。
According to the present invention, the optical waveguide can be provided not only on the surface of the substrate but also inside the substrate.
By providing four electrode patterns for forming the domain-inverted regions and performing the polarization process, the optical waveguide region surrounded by 90 ° polarization regions 22 on the four sides inside the substrate 4 made of crystal as shown in FIG. 21 is formed.

【0042】以上の説明は主にKNbO3結晶を例に説
明したが、斜方晶、正方晶であるKTiOPO4、Ba
TiO3,RbTiOPO4、LiB35などにも適用で
きることは言うまでもない。
Although the above explanation has been mainly given by taking the KNbO 3 crystal as an example, the orthorhombic and tetragonal crystals of KTiOPO 4 and Ba are used.
It goes without saying that it can also be applied to TiO 3 , RbTiOPO 4 , LiB 3 O 5, and the like.

【0043】また単結晶材料に限定して説明したが、基
板上にエピタキシャル成長した材料でも適応できること
も言うまでもない。
Although the description has been limited to the single crystal material, it goes without saying that a material epitaxially grown on the substrate can also be applied.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明により、製造時に基板のダメージ
を受けない光導波路が得られる。また周期分極反転構造
などの微細分極構造を消失することなく、また基板への
ダメージが少ない光導波路構造が作製でき、かつ周期分
極構造などの微細分極構造と光導波路構造の同時作製が
できる。さらに、光損傷対策のヒータが不要で、室温動
作でも安定した波長変換を実現できる光導波路素子を提
供することが可能となった。本発明の実用上かつ産業上
効果は、これらデバイス特性の向上、省電力化において
甚大である。
According to the present invention, an optical waveguide can be obtained in which the substrate is not damaged during manufacturing. Further, it is possible to fabricate an optical waveguide structure that does not damage the substrate without losing the fine polarization structure such as the periodic polarization inversion structure, and it is possible to fabricate the fine polarization structure such as the periodic polarization structure and the optical waveguide structure at the same time. Further, it is possible to provide an optical waveguide device that can realize stable wavelength conversion even at room temperature operation without the need for a heater for light damage. The practical and industrial effects of the present invention are great in improving these device characteristics and saving power.

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

【図1】(a)光導波路作製前の強誘電体基板の概略図 (b)90°分極構造による光導波路構造の概念図 (c)90°分極構造による光導波路構造、および各領
域における屈折率楕円体を示した図である。
1A is a schematic diagram of a ferroelectric substrate before fabrication of an optical waveguide, FIG. 1B is a conceptual diagram of an optical waveguide structure having a 90 ° polarization structure, and FIG. 1C is an optical waveguide structure having a 90 ° polarization structure and refraction in each region. It is a figure showing an ellipsoid.

【図2】 本発明における光導波路構造作製法、および
周期分極反転などの微細分極構造と光導波路構造の同時
作製法における一製造工程の略線的拡大模式図である。
FIG. 2 is a schematic enlarged schematic view of one manufacturing process in the method for producing an optical waveguide structure and the method for simultaneously producing a fine polarization structure such as periodic polarization inversion and an optical waveguide structure in the present invention.

【図3】 電界印加法により作製した90°分極構造に
よる光導波路構造をy方向から観察した光学顕微鏡写真
である。
FIG. 3 is an optical micrograph of an optical waveguide structure having a 90 ° polarization structure manufactured by an electric field application method, observed from the y direction.

【図4】 電界印加法により作製した180°分極構造
による周期分極反転構造を作製前のz方向から観察した
光学顕微鏡写真である。
FIG. 4 is an optical microscope photograph of a periodically poled structure formed by a 180 ° -polarized structure manufactured by an electric field application method, observed from the z direction before manufacturing.

【図5】 光導波路構造を作製するための電極構造の一
例を示した図である。(a)z面の模式図 (b)y面
からの模式図
FIG. 5 is a diagram showing an example of an electrode structure for producing an optical waveguide structure. (A) Schematic view of z plane (b) Schematic view from y plane

【図6】 光導波路構造と周期分極構造などの微細分極
構造を同時に作製するための電極構造の一例を示した図
である。 (a)z面の模式図 (b)y面からの模式図 (c)
x面からの模式図
FIG. 6 is a diagram showing an example of an electrode structure for simultaneously producing an optical waveguide structure and a fine polarization structure such as a periodic polarization structure. (A) Schematic view of z plane (b) Schematic view from y plane (c)
Schematic view from the x-plane

【図7】 (a)90°分極領域を用いた新しい光導波
路構造と180°分極領域による周期分極反転構造など
の微細分極構造を合わせ持つ構造の模式図である。 (b)光導波路領域における180°分極領域による周
期分極反転構造などの微細分極構造の模式図である。 (c)実施形態において用いた電極のパターンの模式図
である。
FIG. 7 (a) is a schematic view of a structure having both a novel optical waveguide structure using a 90 ° polarization region and a fine polarization structure such as a periodic polarization inversion structure with a 180 ° polarization region. (B) A schematic view of a fine polarization structure such as a periodic polarization reversal structure due to a 180 ° polarization region in the optical waveguide region. (C) It is a schematic diagram of the pattern of the electrode used in embodiment.

【図8】結晶内部に光導波領域が形成された光導波路素
子を示した図である。
FIG. 8 is a diagram showing an optical waveguide device having an optical waveguide region formed inside a crystal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の電極 2 第2の電極 4 基板 5 絶縁層 6 電源 10 +z軸方向に分極方向を持つ領域 11 −z軸方向に分極方向を持つ領域 21 光導波路領域 22 90°分域領域 23 周期分極構造などの微細分極構造 31 光導波路を形成するための電極のパターン 32 微細分極構造を作製するための電極のパターン 1st electrode 2 Second electrode 4 substrates 5 insulating layers 6 power supply Area with polarization direction in 10 + z axis direction 11-A region having a polarization direction in the z-axis direction 21 Optical Waveguide Area 22 90 ° domain 23 Finely polarized structure such as periodic polarization structure 31 Electrode pattern for forming optical waveguide 32 Electrode pattern for producing finely polarized structure

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光導波路が設けられた強誘電体基板からな
る光導波路素子であり、光導波路を形成する領域の分極
方向と、光導波路を挟み込む領域の分極方向が異なるこ
とにより、光導波路を形成する領域の屈折率を光導波路
を挟み込む領域の屈折率よりも高くしたことを特徴とす
る光導波路素子。
1. An optical waveguide device comprising a ferroelectric substrate provided with an optical waveguide, wherein the polarization direction of a region forming the optical waveguide and the polarization direction of a region sandwiching the optical waveguide are different from each other. An optical waveguide element characterized in that a refractive index of a region to be formed is made higher than a refractive index of a region sandwiching the optical waveguide.
【請求項2】前記光導波路を挟み込む領域の分極方向と
光導波路を形成する領域の分極方向とのなす角が90°で
あることを特徴とする請求項1に記載の光導波路素子。
2. The optical waveguide element according to claim 1, wherein an angle formed by a polarization direction of a region sandwiching the optical waveguide and a polarization direction of a region forming the optical waveguide is 90 °.
【請求項3】前記光導波路の光進行方向を横切るように
周期分極反転構造を備えたことを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の光導波路素子。
3. The optical waveguide element according to claim 1, further comprising a periodic polarization inversion structure that crosses the light traveling direction of the optical waveguide.
【請求項4】前記強誘電体が斜方晶、正方晶、単斜晶の
いずれかであることを特徴とする請求項1から3のいず
れかに記載の光導波路素子。
4. The optical waveguide device according to claim 1, wherein the ferroelectric substance is any of orthorhombic crystals, tetragonal crystals and monoclinic crystals.
【請求項5】前記強誘電体がニオブ酸カリウムであるこ
とを特徴とする請求項4に記載の光導波路素子。
5. The optical waveguide device according to claim 4, wherein the ferroelectric substance is potassium niobate.
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