JP2003207671A - ポストアニーリングと反転陽子交換とを伴う気相陽子交換工程による高品質導波路の形成方法 - Google Patents

ポストアニーリングと反転陽子交換とを伴う気相陽子交換工程による高品質導波路の形成方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 導波路形成のための改善された方法を提供す
る。 【解決手段】 強誘電体結晶中に導波路を製造する方法
は下記の工程からなる。強誘電体結晶が与えられる工
程。気相陽子が、気相陽子交換加工により強誘電体結晶
中に拡散され、段状の屈折率プロフィルを持つ気相陽子
交換（ＶＰＥ）導波路材構造を形成する工程。ＶＰＥ導
波路材構造が、ポストアニーリング工程及び付加的な反
転陽子交換工程からなるグループから選択される一つ又
はそれ以上工程により取扱うことで導波路の製造を完了
させ、これによって製造された導波路の屈折率プロフィ
ルは柔軟に最適化することが可能な工程。この方法は、
高品質な導波路の形成を可能にすると共に、幾つかの応
用に対して素子の最適化に設計の柔軟性に充分な自由度
を与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的に光学素子の
製造に関するもので、より明確には、例えば導波路の伝
播損失、非線型性、電子光学（ＥＯ）、音響光学（Ａ
Ｏ）及び一様性のような所望の光学特性とともに、設計
可能な屈折率プロフィルを有する導波路製造の方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】気相陽子交換（ＶＰＥ）工程は、ニオブ
酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）及びやタンタル酸リチウム
（ＬｉＴａＯ3）のような幾つかの強誘電性の結晶中に
おいて、望まれる均質な結晶相の形成に使用することが
可能である。電子光学（ＥＯ）、音響光学（ＡＯ）及び
非線型光学などの特性のような重要な光学特性は、他の
液相陽子変換工程が使用される時にこれらの特性の観測
される劣化に比べれば、ＶＰＥ工程によって保存され得
る。
【０００３】より低い導波路伝播損失及びより高い非線
型性を持った優れた光学特性は、幾つかの応用に対して
良く適合している。例として、図１Ａ〜図１Ｇは、先行
技術における、Ｘ線振動曲線測定によって解明される異
なる工程による結晶相を示している。即ち： （図１Ａ）ＡＰＥ(焼鈍陽子変換)導波路：１６２秒のピ
ークシフト（αフェーズ） （図１Ｂ）ＰＥ（液相を介した陽子変換)導波路：５９
４秒のピークシフト（βフェーズ） （図１Ｃ）３００℃、８時間でのＶＰＥ導波路：５０４
秒のピークシフト（κフェーズ） （図１Ｄ）３００℃、１０時間でのＶＰＥ導波路：５０
４秒のピークシフト（κフェーズ） （図１Ｅ）３００℃、１２時間でのＶＰＥ導波路：５０
４秒のピークシフト（κフェーズ） （図１Ｆ）３００℃、２０時間でのＶＰＥ導波路：５０
４秒のピークシフト（κフェーズ） （図１Ｇ）３００℃、３０時間でのＶＰＥ導波路：５０
４秒のピークシフト（κフェーズ）
【０００４】一般的にα及びκフェーズは、βフェーズ
に比べて、優れた光学特性を示す。しかし、αフェーズ
に比べて、κフェーズはより高い屈折率プロフィルをも
ち、幾つかの導波路の応用においては好ましい。図１Ｃ
から図１Ｇは５０４秒のピークシフトを示しており、そ
れらの試料のκフェーズを表している。κ構造は、例に
ある工程条件下で、最大深さ５ミクロン以下で存在する
ことを示してきた。これは、より深い深さに対しても、
温度や時間及び酸濃度のような気相工程の慎重な制御に
より達成され得る。
【０００５】しかし、従来のＶＰＥ工程により形成され
た導波路は、それぞれ図２と図３に示されるような、高
い屈折率差を持った段状の屈折率プロフィルを形成す
る。図２、図３において： （ａ）ＡＰＥ（焼鈍陽子交換）導波路 （ｂ）１６０℃、３６時間でのＰＥ（液相による陽子交
換）導波路 （ｃ）３００℃、８時間でのＶＰＥに対する導波路 （ｄ）３００℃、１０時間でのＶＰＥに対する導波路 （ｅ）３００℃、１２時間でのＶＰＥに対する導波路 （ｆ）３００℃、２０時間でのＶＰＥに対する導波路 （ｇ）３００℃、３０時間でのＶＰＥに対する導波路
【０００６】図２及び図３に示されるように、ＡＰＥ工
程の導波路（試料ａ、Δｎe＜０．０３であるαフェー
ズ構造）と比較して、ＶＰＥ工程は高い屈折率プロフィ
ルの導波路（試料ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇ）を生じる。Ｐ
Ｅ導波路（試料ｂ）は、ＶＰＥ工程の導波路と比較し
て、より高い屈折率プロフィルを得ることが可能である
が、一般的に、ＰＥ工程によって準備された試料は劣化
した光学特性を示す結果となる。それゆえ、ＶＰＥ工程
が、導波路の非線型周波数変換の効果を得るしっかりと
閉じ込められた導波路の製造を可能にする。κフェーズ
（試料ｃからｇ）は、最適化された製造条件で工程が実
行され得る限り、異なる深さに対して達成され得る。こ
の特性は、多様な応用に対するＶＰＥ導波路を設計し製
造することを可能にする。
【０００７】しかし、その様な図２及び図３の一段ＶＰ
Ｅ工程導波路は、必ずしも応用に対する最適な設計をで
きるわけではない。
【０００８】
【非特許文献１】Ｊ．ラムズ他、「安息香酸蒸気中で陽
子交換されたＬｉＮｂＯ3導波路の非線型光学効果：蒸
気圧の効果」、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジ
ックス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ）、１９９９年２月１日、Ｖｏｌ．８５、Ｎ
ｏ．３、第１３２２頁〜第１３８２頁 この論文は、安息香酸蒸気中で陽子交換されたＬｉＮｂ
Ｏ3導波路の特性に対する蒸気圧の効果を記述してい
る。
【非特許文献２】Ｊ．ラムズ他、「安息香酸蒸気中での
陽子交換ＬｉＮｂＯ3導波路の調製」、ジャーナル・オ
ブ・オプティカル・ソサイエティ・オブ・アメリカＢ
（Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ｂ），１９９９年３月、
Ｖｏｌ．１６，Ｎｏ．３，第４０１頁〜第４０６頁 この論文は、安息香酸中でのＸ及びＺ配向の基板の陽子
交換によるα−又はβ−フェーズＬｉＮｂＯ3導波路の
形成を記述している。
【非特許文献３】Ｍ．Ｌ．ボルツ他、「焼鈍された陽子
交換ＬｉＮｂＯ3導波路におけるｄ33非線型係数の深さ
プロフィル」、アプライド・フィジックス・レター（Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．）、１９９３年４月２６
日、Ｖｏｌ．６２、Ｎｏ．１７、第２０１２頁〜第２０
１４頁 この論文は、斜め研磨された試料から反射された第２高
調波生成を用いた焼鈍陽子交換されたＬｉＮｂＯ3中の
ｄ33非線型係数の深さプロフィルについて述べている。
【非特許文献４】Ｙｕ．Ｎ．コルキシュコ他、「ＬｉＮ
ｂＯ3中の埋め込み型導波についての反転陽子交換」、
１９９８年、ジャーナル・オブ・オプティカル・ソサイ
エティ・オブ・アメリカＡ（Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａ
ｍ．Ａ）、Ｖｏｌ．１５、Ｎｏ．７，第１９３８頁〜第
１８４２頁 この論文は、陽子交換及び焼鈍陽子交換されたＬｉＮｂ
Ｏ3導波路の異なるＨxＬｉ1-xＮｂＯ3結晶相中で行われ
た反転陽子交換（ＲＰＥ）工程について述べている。
【非特許文献５】Ｊ．Ｌ．ジャッケル他、「埋め込み型
陽子交換導波路についての反転交換法」、１９９１年７
月１９日、エレクトロニクス・レター（Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎｉｃｓ・Ｌｅｔｔｅｒｓ）、Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．１
５，第１３６０頁〜第１３６１頁 この論文は、埋め込み型陽子交換ＬｉＮｂＯ3導波路の
形成について述べている。導波路を画定する最初の交換
段階及び焼鈍段階に続き、２回目の交換がリチウムを再
度導入し、表面での異常な屈折率を下げる。
【非特許文献６】応用物理学科及び哲学の博士号のため
の要求項目の一部においてスタンフォード大学の卒業研
究に関する委員会に提出された（１９９９年８月）ミン
−フシン チョウ（本発明の共同発明者）の学位論文
「光ファイバ通信のための３光波混合を用いた光波混合
器」 この学位論文は、周期的な極性をもつＬｉＮｂＯ3（Ｐ
ＰＬＮ）導波路中に製造された、光ファイバ通信及びそ
の他の全光信号処理への応用のための、光波混合器（Ｆ
Ｏ）の開発について記述している。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５，５２１，７５０号明細
書、オーン他 この文献は陽子交換層と波長変換素子形成のための工程
について記述している。
【特許文献２】米国特許第４，９４８，４０７号明細
書、ビンデル他 この文献はＬｉＮｂＯ3における導波路形成の陽子交換
方法について記述している。
【特許文献３】米国特許第５，７３４，４９４号明細
書、シュウ他 この文献は波長変換素子及び波長変換方法について記述
している。
【特許文献４】米国特許第５，８３８，４８６号明細
書、ソノダ他 この文献は光波長変換素子とその製造方法及び光波長変
換モジュールについて記述している。
【特許文献５】米国特許第５，９９１，４９０号明細
書、ミズウチ他 この文献は光導波路と光波長変換素子について記述して
いる。
【特許文献６】米国特許第５，８７２，８８４号明細
書、ミズウチ他 この文献は光導波路変換素子について記述している。
【特許文献７】米国特許第６，００２，５１５号明細
書、ミズウチ他 この文献は、偏波変換部、これを使用した光波長変換素
子及び光導波路の製造方法について記述している。
【特許文献８】米国特許第５，９４３，４６５号明細
書、カワグチ他 この文献は光導波路素子、光学素子、光導波路素子の製
造方法及び周期的な領域反転構造の製造方法について記
述している。
【特許文献９】米国特許第５，７６１，２２６号明細
書、グプタ この文献は周波数変換レーザ装置について記述してい
る。
【特許文献１０】米国特許第５，６５２，６７４号明細
書、ミズウチ他 この文献は領域反転部を製造する方法、このような領域
反転部を利用した光波長変換素子の製造方法及びそのよ
うな素子の組立方法について記述している。
【特許文献１１】米国特許第５，８７５，０５３号明細
書、ウェブジョーン他 この文献は周期的な電場極性を持った結晶性導波路につ
いて記述している。
【特許文献１２】米国特許第５，４３４，７００号明細
書、ヨー この文献は全光波長変換器について記述している。
【特許文献１３】米国特許第５，３１７，６６６号明細
書、アゴスティネリ他 この文献は統合的な変調及び最適化手段を有する導波路
非線型光周波数変換器について記述している。
【特許文献１４】米国特許第４，９２５，２６３号明細
書、サンフォード他 この文献は合成周波数生成のための陽子交換導波路につ
いて記述している。
【特許文献１５】米国特許第５，３８０，４１０号明細
書、サワキ他 この文献は第２高調波光線発生のための光学素子とその
製造方法について記述している。
【特許文献１６】米国特許第５，２４９，１９１号明細
書、サワキ他 この文献は導波路型第２高調波生成素子とその製造方法
について記述している。
【特許文献１７】米国特許第５，１５５，７９１号明細
書、シュン他 この文献は位相整合非線型波長変換のためのハイブリッ
ド光導波路について記述している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】結果として、導波路形
成のための改善された方法を提供することが、本発明の
１つもしくはそれ以上の実施形態の目的である。
【００１１】性能を最適化するために好ましい光学特性
を持つ素子の幾何学的構造を処理するための改善された
方法を提供することが、本発明の１つもしくはそれ以上
の実施形態のもう１つの目的である。他の目的を以下に
示す。
【００１２】
【課題を解決するための手段】ここで気がつくのは、本
発明の前述もしくは他の目的は次に示す方法で達成され
得るということである。具体的には、強誘電性結晶が提
供される。気相陽子交換工程により気相陽子が強誘電性
結晶中に拡散され、段状の屈折率プロフィルを持つ気相
陽子交換（ＶＰＥ）導波路材構造が形成される。ＶＰＥ
導波路材構造はポストアニーリング工程や付加的な反転
陽子変換工程からなるグループから選択された一以上の
工程を施され、導波路の製造を完了する。これにより、
製造された導波路の屈折率プロフィルは、ＶＰＥ導波路
材構造の段状屈折率プロフィルに比較して、滑らかにさ
れる。本発明に記述された方法は、好ましい光学特性を
持った高品質な導波路の製造を可能にし、素子の性能を
最適化した屈折率プロフィルの設計をも可能にする。例
えば、本発明に記述された製造方法の使用により好まし
い導波路の幾何学的構造の設計が可能になる。そして、
本発明は幅広く様々な応用に最適な素子性能を得るため
の幾つかの設計寸法に道を開く。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は以下の添付図面に関連す
る記載から、明確に理解される。添付図面において類似
の参照番号は類似もしくは対応する要素、領域及び部分
を示す。
【００１４】図８Ａから図８Ｆ（図８Ａは図８Ｂの断面
図、図８Ｃは図８Ｄの断面図、図８Ｅは図８Ｆの断面
図）に示されているように、本発明に示す工程は極性の
ある微細構造を持つ基板中に高性能チャンネル導波路を
形成するのに用いることができる。このようなタイプの
素子は非線型周波数変換及び光周波数混合に幅広い応用
性を持つ。
【００１５】図９（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の他の応用
例を概略的に示す。例として導波路の両側（図９
（Ａ））及び直接的に導波路の上（図９（Ｂ））に形成
された電極を示す。
【００１６】図１０Ａから図１０Ｇは本発明において記
述される改良された工程（図４から図７に示された４つ
の実施例の加工を組み合わせることによる）を概略的に
示しており、これらの工程により多層導波路配列が形成
される。この様な構造は分散シフト、分散平坦化、又は
効果的な性能向上への応用性を持つ。
【００１７】図１０Ａから図１０Ｇについて説明する： ａ．図１０Ａ：ＶＰＥ工程が基板上に行われ、初期の屈
折率プロフィルが形成される。 ｂ．図１０Ｂ：続いてＲＰＥ工程が実行され、第１のサ
ブレイヤとして深く埋めこまれた導波路プロフィルが形
成される。 ｃ．図１０Ｃ：続いてＶＰＥ工程が実行され、導波路プ
ロフィルのもう一つのサブレイヤが形成される。 ｄ．図１０Ｄ：続いてＲＰＥ工程が実行され、導波路プ
ロフィルのもう一つのサブレイヤが形成される。 ｅ．図１０Ｅ：続いてＶＰＥ工程が実行され、導波路プ
ロフィルのもう一つのサブレイヤが形成される。 ｆ．図１０Ｆ：続いてＲＰＥ工程が実行され、導波路プ
ロフィルのもう一つのサブレイヤが形成される。 ｇ．図１０Ｇ：（任意に）ポストアニーリング（時後焼
鈍）を実行し得る。これにより多層導波路構造の最終的
なプロフィルが形成される。
【００１８】基本的に、図１０Ａ〜図１０Ｇは、図４〜
図７に示される４つの実施例の工程を組み合わせた例を
示す。図１０Ａ〜図１０Ｇの例は、より複雑な多層導波
路を形成するために一連の工程、すなわちＲＰＥ／ＶＰ
Ｅ／ＲＰＥ／ＶＰＥ．．．ＲＰＥ／ＶＰＥといった工程
を用いることによる、図４〜図７に示した工程の拡張性
を示す。
【００１９】図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、図４〜図７に
示された一連の加工を用いて作製した導波路の物理的な
実施例を示す。図１１（Ａ）は、チャンネル導波路マス
ク８０２（例えばＳｉＯ2で形成されている）を付着し
た基板８００（例えばＬｉＮｂＯ3で形成されている）
中に形成された導波路８０４を示す。図１１（Ｂ）は、
チャンネル導波路マスク９０２（例えばＳｉＯ2で形成
されている）を付着した基板９００（例えばＬｉＮｂＯ
3でできている）中に形成された別の導波路９０４を示
す。
【００２０】本発明の方法は、ニオブ酸リチウム（Ｌｉ
ＮｂＯ3）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、ＫＴ
ｉＯＰＯ4（ＫＴＰ）、ＫＮｂＯ3又はＫＤＰ、及びＭｇ
Ｏ：ＬｉＮｂＯ3、ＺｎＯ：ＬｉＮｂＯ3、周期的な極性
を持つＫＴＰ（ＰＰ−ＫＴＰ）、異なった結晶方向、即
ちＸ配向、Ｙ配向、Ｚ配向での周期的極性を持つニオブ
酸塩リチウム（ＰＰ−ＬＮ）または周期的に極性を持つ
タンタル酸リチウム（ＰＰ−ＬＴ）のようなこれらの族
といった強誘電性材料／結晶中で、ポストアニーリング
工程及び／又は反転陽子交換工程が続く気相陽子交換
（ＶＰＥ）を用いた導波路の製造からなる。より好まし
い強誘電性材料／結晶はＬｉＮｂＯ3又はＬｉＴａＯ3と
これらの族であり、最も好ましい強誘電性材料／結晶は
ＬｉＮｂＯ3とその族である。
【００２１】より具体的には、ＬｉＮｂＯ3とそれらの
族は、同じ溶融点を持つＬｉＮｂＯ3（ＣＬＮ）と化学
式通りのＬｉＮｂＯ3（ＳＬＮ）のような配向が異なる
結晶も、上記結晶でＭｇＯ：ＣＬＮ，ＺｎＯ：ＣＬＮ、
ＭｇＯ：ＳＬＮ，ＺｎＯ：ＳＬＮのような添加物を含む
結晶も、上記結晶で異なる結晶配向即ちＸ配向、Ｙ配
向、Ｚ配向を持つものも、上記結晶でその結晶体中に周
期的又は非周期的な強誘電性領域反転部を持つものも含
む。
【００２２】図４〜図７は、それぞれの導波路が形成さ
れる本発明の他の好ましい実施例の導波路の深さ方向に
おける１次元屈折率を示している。望まれる応用が２次
元チャンネル導波路構造の形成に使用されるので、図４
〜図７が示すのは２次元チャンネル導波路の深さ方向に
おける断面を単に示すことがわかる。実際の２次元の屈
折率プロフィルは導波路チャンネルの幅に依存し、一般
にはその導波路チャンネルは本発明に記述されている工
程の前に前もって決定される導波路チャンネルマスクに
より定義される。
【００２３】それらの工程（図４〜図７に示される）
は、それらが互いに異なる設計や工程の柔軟性を提供す
るように、互いに互換性があり、ＲＡ−ＶＰＥ（ＶＰＥ
＋アニーリング＋ＲＰＥ）（図５に示される）とＡＲ−
ＶＰＥ（ＶＰＥ＋ＲＰＥ＋アニーリング）（図７に示さ
れている）は最も一般的で、より望ましいものであり、
これらは素子の設計及び最適化のための工程において最
大の自由度を提供する。
【００２４】しかしＡ−ＶＰＥ（ＶＰＥ＋アニーリン
グ）（図４に示される）は工程段階の低減による簡易性
を提供し、Ｒ−ＶＰＥ（ＶＰＥ＋ＲＰＥ）（図６に示さ
れる）は埋め込み構造をもつ非常に高い屈折率差を提供
する。（図４のＡ−ＶＰＥと図６のＲ−ＶＰＥは、それ
ぞれ図５のＲＡ−ＶＰＥと図７のＡＲ−ＶＰＥを省略／
簡略させたものと見ることができる。）単一の処理によ
り特定の望ましい屈折率プロフィルを得ることが常に可
能とは限らないことから、上述の組み合わせが高品質な
導波路を製造する完全な方法を提供すると同時に設計の
柔軟性を与える。
【００２５】各実施例に共通のステップ それぞれの実施例（図４から図７）において、気相陽子
交換（ＶＰＥ）工程により最初に気相陽子がＬｉＮｂＯ
3（ニオブ酸リチウム）といった強誘電性結晶材中へ拡
散され、図４（Ａ）、図５（Ａ）、図６（Ａ）及び図７
（Ａ）に示される段状屈折率プロフィルをもつ高品質な
導波路材構造（ＶＰＥ）を形成する。
【００２６】このＶＰＥ工程は、１）例えば安息香酸、
ステアリン酸又はピロ燐酸のような純粋な酸の蒸気中、
２）例えば異なる安息香酸チリウム濃度で緩衝処理され
た安息香酸、又は異なるステアリン酸リチウム濃度で緩
衝処理されたステアリン酸のような緩衝用の酸の蒸気
中、で実施可能であり、図４〜図７の具体的な実施例の
ためにポストアニーリング及び／又は反転陽子交換を行
う前の、初期の陽子濃度及び結晶相が調整される。
【００２７】調整された陽子濃度は好ましくは約１０21
から２×１０22ａｔｏｍｓ／ｃｍ3であり、より好まし
くは約２×１０21から２×１０22ａｔｏｍｓ／ｃｍ3で
ある。陽子源は好ましくは安息香酸又は別のステアリン
酸やピロリン酸といった水素を含んだ化学的な酸の蒸気
であり、より好ましくは安息香酸とその族である。
【００２８】第１（図４）、第２（図５）及び第４（図
７）実施例の熱焼鈍工程は同じものである。第２（図
５）、第３（図６）及び第４（図７）実施例の反転陽子
交換工程は同じものである。
【００２９】第１実施例：Ａ−ＶＰＥ導波路（図４）の
形成 図４（第１実施例）に示されているように、図４（Ａ）
に示される様な段状屈折率プロフィルをもつ導波路材構
造はポストアニーリングされ、ＶＰＥ工程により形成さ
れた陽子をＬｉＮｂＯ3内へ拡散させ、図４（Ｂ）に示
されるような、より平滑な屈折率プロフィルを持つＡ−
ＶＰＥ導波路が作製される。
【００３０】第１実施例のポストアニーリングは次の条
件、温度が、好ましくは約２５０から４００℃及び、よ
り好ましくは約３００から３６０℃、及び、時間が、好
ましくは１から７２時間及び、より好ましくは約１から
３６時間、で行われ、最適処理温度及び時間は特定の応
用に最適化された設計に依存する。
【００３１】図８Ａ及び図８Ｂはそれぞれ図４のＡ−Ｖ
ＰＥチャンネル導波路の物理的な実施例の断面図及び投
影図を示し、これらの図では基板１００（例えばＬｉＮ
ｂＯ 3）、チャンネル導波路マスク１０２（例えばＳｉ
Ｏ2）及びＡ−ＶＰＥチャンネル導波路１０４を示して
いる。基板１００は極性のある微細構造を持っており、
例として、周期的に極性を持つＬｉＮｂＯ3が示されて
いる。
【００３２】第２実施例：ＲＡ−ＶＰＥ導波路（図５）
の形成 図５（第２実施例）に示されているように、図５（Ａ）
に示される様な段状屈折率プロフィルをもつ導波路材構
造はポストアニーリングされ、ＶＰＥ工程により作製さ
れた陽子をＬｉＮｂＯ3内へ拡散させ、図５（Ｂ）に示
されるような、より平滑な屈折率プロフィルを有する導
波路が製造される。
【００３３】第２実施例のポストアニーリングはＡ−Ｖ
ＰＥ（図４）のポストアニーリング工程と同じ条件で行
われる。次に導波路は、付加的な反転陽子交換工程によ
り埋め込み導波路を形成し且つ図５（Ｃ）に示される様
に導波路モードプロフィルの形状を整えられることで更
に最適化される。
【００３４】第２実施例の付加的な反転陽子交換工程は
次の条件で行われる。反転陽子の化学的な源は、好まし
くはＬｉＮＯ3−ＫＮＯ3−ＮａＮＯ3の混合体中で前も
って生成され、この化学的な混合体の混合比はＬｉＮＯ
3濃度が、好ましくは約３０から４５％ｍｏｌ％、より
好ましくは約３５から４０ｍｏｌ％、ＫＮＯ3濃度は、
好ましくは約３０から６０ｍｏｌ％、より好ましくは約
４０から５０ｍｏｌ％。ＮａＮＯ3濃度は、好ましくは
約１０から３０ｍｏｌ％、より好ましくは約１５から２
５ｍｏｌ％、温度は、好ましくは約２００から４００
℃、より好ましくは２５０から３５０℃、及び、時間
は、好ましくは約１から７２時間、より好ましくは１か
ら３６時間、に調整されており、最適処理温度及び時間
は特定の応用に最適化された導波路設計に依存する。
【００３５】図８Ｅと図８Ｆは、それぞれ図５のＲＡ−
ＶＰＥチャンネル導波路の物理的な実施例の断面図及び
投影図を示し、これらの図では基板３００（例えばＬｉ
ＮｂＯ3）、チャンネル導波路マスク３０２（例えばＳ
ｉＯ2）及びＲＡ−ＶＰＥチャンネル導波路３０４を示
している。基板３００は極性を持つ微細構造を持ち、例
として周期的に極性をもつＬｉＮｂＯ3を示す。
【００３６】第３実施例：Ｒ−ＶＰＥ導波路（図６）の
形成 図６（第３実施例）に示されるように、図６（Ａ）に示
される段状屈折率プロフィルをもつ導波路材構造は付加
的な反転陽子交換工程に供され、埋め込み導波路を形成
し且つ図６（Ｂ）に示される様に導波路モードプロフィ
ルの形状を整えられる。
【００３７】第３実施例の付加的な反転陽子交換工程は
第２実施例ＲＡ−ＶＰＥ（図５）の反転陽子交換工程と
同じく最適化された処理温度及び時間で行われ、最適化
された処理温度及び時間は特定の応用に最適化された導
波路設計に依存する。
【００３８】図８Ｃと図８Ｄは、それぞれ図６のＲ−Ｖ
ＰＥチャンネル導波路の物理的な実施例の断面図及び投
影図を示し、これらの図では基板２００（例えばＬｉＮ
ｂＯ 3），チャンネル導波路マスク２０２（例えばＳｉ
Ｏ2）及びＲ−ＶＰＥチャンネル導波路２０４を示して
いる。基板２００は極性を持つ微細構造を持つ。例とし
て周期的に極性をもつＬｉＮｂＯ3を示す。
【００３９】第４実施例：ＡＲ−ＶＰＥ導波路（図７）
の形成 図７（第４実施例）に示されるように、図７（Ａ）に示
されるような段状屈折率プロフィルをもつ導波路材構造
は付加的な反転陽子交換工程に供され、埋め込み導波路
を形成し且つ図７（Ｂ）に示される様に導波路モードプ
ロフィルの形状を整えられる。
【００４０】第４実施例の付加的な反転陽子交換工程は
第２実施例のＲＡ−ＶＰＥ（図５）及び第３実施例のＲ
−ＶＰＥ（図６）反転陽子交換工程と同じ最適化された
処理温度及び時間条件で行われ、これらの処理温度及び
時間は特定の応用に最適化された導波路設計に依存す
る。
【００４１】次に、導波路はポストアニーリングによっ
てより最適化され、ＶＰＥ工程によって生成された陽子
をＬｉＮｂＯ3中に拡散させ、図５Ｃに示されるよう
な、より平滑な屈折率プロフィルを持つＡＲ−ＶＰＥ導
波路が作製される。
【００４２】第４実施例のポストアニーリングは第１実
施例のＡ−ＶＰＥ（図４）及び第２実施例のＲＡ−ＶＰ
Ｅ（図５）のポストアニーリング工程と同じ最適化され
た処理温度及び時間条件で行われ、これらの処理温度及
び時間は特定の応用に最適化された導波路設計に依存す
る。
【００４３】図８Ｅと図８Ｆは、それぞれ図７のＡＲ−
ＶＰＥチャンネル導波路の物理的な実施例の断面図及び
投影図を示し、これらの図では基板３００（例えばＬｉ
ＮｂＯ3）、チャンネル導波路マスク３０２（例えばＳ
ｉＯ2）及びＲＡ−ＶＰＥチャンネル導波路３０４を示
している。基板３００は極性を持つ微細構造を持ち、例
として周期的に極性をもつＬｉＮｂＯ3を示す（図８Ｅ
及び図８Ｆは図５及び図７のＡＲ−ＶＰＥ及びＲＡ−Ｖ
ＰＥチャンネル導波路の両方を示していることに注
意）。
【００４４】Ａ−ＶＰＥ（図４）、ＲＡ−ＶＰＥ（図
５）、Ｒ−ＶＰＥ（図６）及びＡＲ−ＶＰＥ（図７）と
いった工程は、高品質導波路の製造を可能にするだけで
はなく、素子を最適化するための設計の柔軟性に充分な
自由度を与える。例として、高品質な平滑な屈折率プロ
フィルはＡ−ＶＰＥによって形成でき、Ａ−ＶＰＥはＶ
ＰＥ工程により製造された高品質な高い段状屈折率プロ
フィルを持つ導波路を調整するのに大きな自由度を与え
る。高品質な埋め込み導波路はＲ−ＶＰＥ工程により得
ることができ、Ｒ−ＶＰＥ工程はＶＰＥにより製造され
た高い段状屈折率プロフィルを維持することを可能に
し、深さ方向により対称な構造をも形成することも可能
にする。より平滑な屈折率プロフィルを有する、高品質
で対称な、埋め込み導波路は、ＲＡ−ＶＰＥ及び／又は
ＡＲ−ＶＰＥ工程により得ることができる。ＲＡ−ＶＰ
Ｅ工程はＶＰＥのプロフィルを独立に調整することを可
能にし、最初に熱焼鈍を行い、次に反転陽子交換工程を
実行することで希望する構造を形成する。一方、ＡＲ−
ＶＰＥ工程は目的に合った導波路プロフィルを同時に作
製することを可能にし、その後より対称な導波路構造を
生成する。
【００４５】それゆえ、上記の手法は多様な応用への柔
軟な導波路プロフィルの最適化を可能にする。応用例と
して、青色光の発光といった非線型周波数変換、及び強
誘電性非線型材中で製造された高品質な対称埋め込み導
波路内での伝送光周波数混合器がある。素子の最適化に
は幾つかの異なる周波数での光モードプロフィルの統合
された重ね合わせの最大化と非線型材料が要求される。
更に、伝播損失を低減するために、望ましい結晶相での
動作も要求される。本発明に記述されている製造工程
は、低損失で高い非線型性を持つ系を得ることを可能に
すると同時に総合的な素子効率を最大にするよう導波路
の幾何学的構造を設計することを、柔軟な製造工程によ
り光モードプロフィルを調整することで、可能にしてい
る。
【００４６】更にまた、充分なウェハ工程での大量生産
が、本発明の実施形態を使用することで、可能となるで
あろう。本発明の工程は、効率的かつ最適な製造、及
び、制約を受けない構造設計といった特定の設計を行う
ことにも使用できる。
【００４７】本発明の実施形態は、以下の工程の応用に
用いることが可能である。 １）２次高調波生成、全周波数生成器の異なる周波数生
成、波長変換器、分散補償素子、非線型補償素子、光パ
ラメータの周波数増幅及び生成、段階的な非線型周波数
変換、レーザ表示装置・レーザスキャナ・レーザ印刷・
レーザ分光器・感知器及び検出器用の光源、光ファイバ
通信及び光信号処理のための光周波数混合器のような擬
似位相整合導波路及び非線型導波への応用、 ２）光電増幅、位相変調器又は高速変調器（図９Ａ及び
図９Ｂを参照）のような光電応用及びそれらの最適化、 ３）音響光学への応用と最適化、及び ４）統合的な光及び導波路結合の最適化。
【００４８】本発明の利点 本発明の一つ又はそれ以上の実施例の利点は次のとおり
である。 １．高品質導波路及び工程の最適化：高い屈折率、対称
性、低伝播損失を持つ埋め込み導波路の提供だけでな
く、非線型係数や光電係数といった材料の光学特性の保
護。 ２．応用最適化に対する設計の柔軟性：工程段階が、様
々な応用への設計最適化のための高い自由度を提供す
る。 ３．ほんの少しの鍵となる工程（即ち、ＶＰＥ、ＲＰ
Ｅ、熱焼鈍）だけが、開発及び最適化に必要とされる。
上述の最適化された工程の組合せにより、製造工程及び
設計における高い自由度が得られる。それ故、精巧な製
造及び設計方法が、３つの鍵となる工程を通すだけで提
供可能となる。 ４．更なる最適化と新しい素子製造の簡易性：これらの
３つの鍵となる最適化された工程に基づいて、付加的な
工程や設計の組合せを容易に開発できる。例としては、
幾つかの一連のＲ−ＶＰＥ、ＲＡ−ＶＰＥ又はＡＲ−Ｖ
ＰＥ工程を実行し、分散シフト導波路や擬似位相整合導
波路のために効率を高めた分散平準化導波路の製造、非
線型導波への応用及び統合的な光及び導波路の最適化へ
の応用、といった特定の応用のために多層導波路構造を
生成する。この種類の設計や素子に対する類似性は分散
シフトファイバ又は分散平準化ファイバからなる光ファ
イバの設計及び製造に使用される。 ５．２次元の制限のない導波路構造。方法が設計及び工
程の柔軟性を提供する様に、同時に最適化された導波路
の幅及び深さプロフィルで設計された導波路を製造する
ために使用できる。そのような設計の導波路は、非常に
安定した特性を有し、且つ非常に高い工程公差を有す
る。すなわち、チャンネル幅の変動、処理温度の一様性
及び温度の安定性等のような工程条件に対して鈍感であ
る。
【００４９】本発明の特別な実施形態を図示及び記述し
てきたが、特許請求の範囲によって定義されたものを除
き、発明の制限を意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】導波路を形成された従来技術の試料Ａ〜Ｇに
ついてＸ線振動曲線を示すグラフである。
【図１Ｂ】導波路を形成された従来技術の試料Ａ〜Ｇに
ついてＸ線振動曲線を示すグラフである。
【図１Ｃ】導波路を形成された従来技術の試料Ａ〜Ｇに
ついてＸ線振動曲線を示すグラフである。
【図１Ｄ】導波路を形成された従来技術の試料Ａ〜Ｇに
ついてＸ線振動曲線を示すグラフである。
【図１Ｅ】導波路を形成された従来技術の試料Ａ〜Ｇに
ついてＸ線振動曲線を示すグラフである。
【図１Ｆ】導波路を形成された従来技術の試料Ａ〜Ｇに
ついてＸ線振動曲線を示すグラフである。
【図１Ｇ】導波路を形成された従来技術の試料Ａ〜Ｇに
ついてＸ線振動曲線を示すグラフである。
【図２】導波路を形成された従来技術の試料ａからｇに
ついて屈折率変化／屈折率差を示す図である。
【図３】図２の導波路を形成された従来技術の試料ａか
らｇについて屈折率の特徴を示したグラフである。
【図４】本発明の好ましい実施例を概略的に示す図であ
る。
【図５】本発明の好ましい実施例を概略的に示す図であ
る。
【図６】本発明の好ましい実施例を概略的に示す図であ
る。
【図７】本発明の好ましい実施例を概略的に示す図であ
る。
【図８Ａ】上述した図４〜図７に示された加工によって
形成されたチャンネル導波路の、結果として生ずる物理
的な実施形態を示す概略図である。
【図８Ｂ】上述した図４〜図７に示された加工によって
形成されたチャンネル導波路の、結果として生ずる物理
的な実施形態を示す概略図である。
【図８Ｃ】上述した図４〜図７に示された加工によって
形成されたチャンネル導波路の、結果として生ずる物理
的な実施形態を示す概略図である。
【図８Ｄ】上述した図４〜図７に示された加工によって
形成されたチャンネル導波路の、結果として生ずる物理
的な実施形態を示す概略図である。
【図８Ｅ】上述した図４〜図７に示された加工によって
形成されたチャンネル導波路の、結果として生ずる物理
的な実施形態を示す概略図である。
【図８Ｆ】上述した図４〜図７に示された加工によって
形成されたチャンネル導波路の、結果として生ずる物理
的な実施形態を示す概略図である。
【図９】本発明の別の応用例を示す概略図である。
【図１０Ａ】多層導波路の幾何学的構造を形成する、本
発明に記述された改良された工程を示す概略図である。
【図１０Ｂ】多層導波路の幾何学的構造を形成する、本
発明に記述された改良された工程を示す概略図である。
【図１０Ｃ】多層導波路の幾何学的構造を形成する、本
発明に記述された改良された工程を示す概略図である。
【図１０Ｄ】多層導波路の幾何学的構造を形成する、本
発明に記述された改良された工程を示す概略図である。
【図１０Ｅ】多層導波路の幾何学的構造を形成する、本
発明に記述された改良された工程を示す概略図である。
【図１０Ｆ】多層導波路の幾何学的構造を形成する、本
発明に記述された改良された工程を示す概略図である。
【図１０Ｇ】多層導波路の幾何学的構造を形成する、本
発明に記述された改良された工程を示す概略図である。
【図１１】多層導波路の幾何学的構造を形成する、本発
明に記述された改良された工程の物理的な実施例を示す
概略図である。
【符号の説明】
１００ 基板 １０２ チャンネル導波路マスク １０４ Ａ−ＶＰＥチャンネル導波路 ８００ 基板 ８０２ チャンネル導波路マスク ９００ 基板 ９０２ チャンネル導波路マスク ９０４ 導波路
フロントページの続き (72)発明者 シャン−イ・ウー 台湾 タン−ユアン・カウンティ，チャン −リ・シティ，チョン−シャン・イース ト・ロード，カルチャー・ヴィレッジ ナ ンバー201 (72)発明者 ミン−ヘン・チェン 台湾 タン−ユアン・カウンティ，ヘ−ピ ン・ロード ナンバー82 (72)発明者 ミン−シェン・チョウ アメリカ合衆国ニュージャージー州07723, ホルムデル，クリムゾン・キング・ドライ ブ ６ Ｆターム(参考） 2H047 KA04 PA00 QA01 QA03 2K002 AB03 AB09 AB12 BA03 BA06 BA12 CA02 CA03 CA04 DA06 EA07 FA27 FA30 HA02 HA10 HA20 HA21

Claims (61)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 強誘電性結晶内に導波路を製造する方法
    において、 強誘電性結晶を提供するステップ、 気相陽子を上記強誘電性結晶中へ気相陽子交換工程によ
    り拡散し、段状の屈折率プロフィルを有する気相陽子交
    換（ＶＰＥ）導波路材構造を形成するステップ、及びポ
    ストアニーリング（事後焼鈍）工程及び付加的な反転陽
    子交換工程を含むグループから選択された１つ又はそれ
    以上の工程により上記ＶＰＥ導波路材構造を処理し、導
    波路の製造を完了させるステップ、を含み、これによ
    り、製造された導波路の屈折率プロフィルを柔軟に最適
    化する、強誘電性結晶内に導波路を製造する方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、 上記強誘電性結晶は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
    Ｏ3）と、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）と、ＫＴ
    ｉＯＰＯ4（ＫＴＰ）と、ＫＮｂＯ3と、ＫＤＰと、及
    び、ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3、ＺｎＯ：ＬｉＮｂＯ3、周期
    的に極性を持つＫＴＰ（ＰＰ−ＫＴＰ）、周期的に極性
    をもつニオブ酸リチウム（ＰＰ−ＬＮ）又は周期的に極
    性をもつタンタル酸リチウム（ＰＰ−ＬＴ）といった族
    とを含むグループから選択される、方法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の方法において、 上記強誘電性結晶は、 定成分のＬｉＮｂＯ3（ＣＬＮ）及び化学式通りのＬｉ
    ＮｂＯ3（ＳＬＮ）、 上記結晶で、ＭｇＯ：ＣＬＮ、ＺｎＯ：ＣＬＮ、Ｍｇ
    Ｏ：ＳＬＮ、ＺｎＯ：ＳＬＮといった添加物を有するも
    の、 上記結晶で、Ｘ配向、Ｙ配向、又はＺ配向を含む異なる
    結晶配向を有するもの、及び上記結晶で、その結晶体中
    に周期的又は非周期的な強誘電性領域反転を有するもの
    からなるグループから選択される、方法。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の方法において、 上記強誘電性結晶が、ＬｉＮｂＯ3又はＬｉＴａＯ3の強
    誘電性結晶及びそれぞれの族である、方法。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の方法において、 上記強誘電性結晶が、ＬｉＮｂＯ3の強誘電性結晶及び
    その族である、方法。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の方法において、 上記強誘電性結晶が、Ｘ配向、Ｙ配向及びＺ配向を含む
    グループから選択される結晶配向を有する、方法。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の方法において、 上記気相陽子交換工程が、純粋な酸の蒸気及び緩衝／希
    釈した酸の蒸気を含むグループから選択された蒸気中で
    行われる、方法。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の方法において、 上記気相陽子交換工程が、純粋な安息香酸蒸気、純粋な
    ステアリン酸蒸気、及び純粋なピロ燐酸蒸気からなるグ
    ループから選択された蒸気中で行われる、方法
  9. 【請求項９】 請求項１記載の方法において、 上記気相陽子交換（ＶＰＥ）導波路材構造の陽子濃度
    が、約１０21から２×１０22ａｔｏｍｓ／ｃｍ3に調整
    されている、方法。
  10. 【請求項１０】 請求項１記載の方法において、 上記気相陽子交換（ＶＰＥ）導波路材構造の陽子濃度
    が、約２×１０21から２×１０22ａｔｏｍｓ／ｃｍ3に
    調整されている、方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１記載の方法において、 上記気相陽子が、安息香酸、ステアリン酸、及びピロ燐
    酸を含むグループから選択される源を有する、方法
  12. 【請求項１２】 請求項１記載の方法において、 上記気相陽子が安息香酸及びその族である、方法
  13. 【請求項１３】 請求項１記載の方法において、 上記ポストアニーリング工程が下記の条件、 温度、約２５０℃から４００℃及び、 時間、約１時間から７２時間、 で行われる、方法
  14. 【請求項１４】 請求項１記載の方法において、 上記ポストアニーリング工程が下記の条件、 温度、約３００℃から３６０℃及び 時間、約１時間から３６時間、 で行われる、方法
  15. 【請求項１５】 請求項１記載の方法において、 上記付加的な反転陽子交換工程が、ＬｉＮＯ3−ＫＮＯ3
    −ＮａＮＯ3の混合物中において、約２００℃から４０
    ０℃の温度で、約１時間から７２時間行われ、 ＬｉＮＯ3濃度が約３０ｍｏｌ％から４５ｍｏｌ％、Ｋ
    ＮＯ3濃度が約３０ｍｏｌ％から６０ｍｏｌ％、及びＮ
    ａＮＯ3濃度が約１０ｍｏｌ％から３０ｍｏｌ％であ
    る、方法
  16. 【請求項１６】 請求項１記載の方法において、 上記付加的な反転陽子交換工程が、ＬｉＮＯ3−ＫＮＯ3
    −ＮａＮＯ3の混合物中において、約２００℃から４０
    ０℃の温度で、約１時間から３６時間行われ、 ＬｉＮＯ3濃度が約３５ｍｏｌ％から４０ｍｏｌ％、Ｋ
    ＮＯ3濃度が約４０ｍｏｌ％から５０ｍｏｌ％、及びＮ
    ａＮＯ3濃度が約１５ｍｏｌ％から２５ｍｏｌ％であ
    る、方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１記載の方法において、 上記製造された導波路が、下記の処理への応用：２次高
    調波生成、全周波数生成器の異なる周波数の生成、波長
    変換器、分散補償素子、非線型補償素子、光パラメータ
    周波数増幅及び生成、段階的な非線型周波数変換、レー
    ザ表示装置・レーザスキャナ・レーザ印刷・レーザ分光
    ・感知器及び検出器のための光源、光ファイバ通信及び
    光信号処理のための光周波数混合器といった擬似位相整
    合導波路及び非線型導波の応用；光電増幅、位相変調器
    又は高速変調器といった光電応用及びその最適化；音響
    光学への応用と最適化；及び統合的な光及び導波路結合
    の最適化に使用可能である、方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１記載の方法において、 上記ＶＰＥ導波路材構造が、ポストアニーリング工程の
    みにより処理される、方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１記載の方法において、 上記ＶＰＥ導波路材構造が、ポストアニーリング工程、
    及び、これに続く付加的な反転陽子交換工程により処理
    される、方法。
  20. 【請求項２０】 請求項１記載の方法において、 上記ＶＰＥ導波路材構造が、付加的な反転陽子交換工程
    のみにより処理される、方法。
  21. 【請求項２１】 請求項１記載の方法において、 上記ＶＰＥ導波路材構造が、付加的な反転陽子交換工
    程、及び、これに続くポストアニーリング工程により処
    理される、方法。
  22. 【請求項２２】 請求項１記載の方法において、 上記製造された導波路が、反転陽子交換工程、及び、こ
    れに続く少なくとも１つ以上の付加的な一連の、 ａ）気相陽子交換工程、 ｂ）気相陽子交換工程に続く、反転陽子交換工程 で上記ＶＰＥ導波路を処理することにより形成された多
    層導波路構造である、方法
  23. 【請求項２３】 請求項１記載の方法において、 上記製造された導波路が、下記の一連の工程：ポストア
    ニーリング工程；後に付加的な反転陽子交換工程が続
    く、ポストアニーリング工程；付加的な反転陽子交換工
    程；及び後にポストアニーリング工程が続く、付加的な
    反転陽子交換工程；のうちの一つ又はそれ以上の工程で
    処理される、方法
  24. 【請求項２４】 請求項１記載の方法において、 製造された導波路が分散シフト導波路である、方法。
  25. 【請求項２５】 請求項１記載の方法において、 製造された導波路が分散平準化導波路である、方法。
  26. 【請求項２６】 請求項１記載の方法において、 製造された導波路は、最適化された導波路幅と深さプロ
    フィルで同時に形成される、方法。
  27. 【請求項２７】 請求項１記載の方法において、 製造された導波路は最適化された導波路幅と深さプロフ
    ィルをもって同時に形成され、ここで製造された導波路
    は非常に高い加工公差を持つ、方法。
  28. 【請求項２８】 請求項１記載の方法において、 製造された導波路は最適化された導波路幅と深さプロフ
    ィルを持って同時に形成され、ここで製造された導波路
    はチャンネル幅の変動、処理温度の一様性及び温度の安
    定性に対してあまり敏感でない、方法。
  29. 【請求項２９】 請求項１記載の方法において、 製造された導波路は下記の工程の応用、 分散シフト導波路、分散平準化導波路、擬似位相整合導
    波路の効果的な強化、非線型導波の応用、統合的な光及
    び導波路の最適化の応用、に使用可能な、方法。
  30. 【請求項３０】 強誘電性結晶内に導波路を製造する方
    法において、 強誘電性結晶を提供するステップ、 気相陽子を強誘電性結晶中へ気相陽子交換工程により拡
    散させ、段状の屈折率プロフィルを持つ気相陽子交換
    （ＶＰＥ）導波路材構造を形成するステップ、及びポス
    トアニーリング工程によりＶＰＥ導波路材構造を処理
    し、導波路の製造を完了させるステップ、を含み、 これにより、製造された導波路の屈折率プロフィルを柔
    軟に最適化することが可能な方法。
  31. 【請求項３１】 請求項３０記載の方法において、 強誘電性結晶は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、
    タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、ＫＴｉＯＰＯ
    4（ＫＴＰ）、ＫＮｂＯ3、ＫＤＰ、及びＭｇＯ：ＬｉＮ
    ｂＯ3、ＺｎＯ：ＬｉＮｂＯ3、周期的に極性を持つＫＴ
    Ｐ（ＰＰ−ＫＴＰ）、周期的に極性をもつニオブ酸リチ
    ウム（ＰＰ−ＬＮ）又は周期的に極性をもつタンタル酸
    リチウム（ＰＰ−ＬＴ）といった族を含むグループから
    選択される、方法。
  32. 【請求項３２】 請求項３０記載の方法において、 気相陽子交換工程が純粋な酸の蒸気及び拡散／希釈した
    酸の蒸気からなるグループから選択された蒸気中で行わ
    れる、方法。
  33. 【請求項３３】 請求項３０記載の方法において、 気相陽子交換（ＶＰＥ）導波路材構造が約１０21から２
    ×２０22ａｔｏｍｓ／ｃｍ3に調整された陽子濃度をも
    つ、方法。
  34. 【請求項３４】 請求項３０記載の方法において、 気相陽子交換（ＶＰＥ）導波路材構造が約２×１０21か
    ら２×２０22ａｔｏｍｓ／ｃｍ3に調整された陽子濃度
    をもつ、方法。
  35. 【請求項３５】 請求項３０記載の方法において、 気相陽子が安息香酸及びその族である、方法。
  36. 【請求項３６】 請求項３０記載の方法において、 ポストアニーリング工程が以下の条件 温度、約２５０から４００℃及び、 時間、約１から７２時間、 で行われる、方法。
  37. 【請求項３７】 請求項３０記載の方法において、 ポストアニーリング工程が以下の条件 温度、約３００から３６０℃及び、 時間、約１から３６時間、 で行われる、方法。
  38. 【請求項３８】 強誘電性結晶内に導波路を製造する方
    法において、 強誘電性結晶を提供するステップ、 気相陽子を強誘電性結晶中へ気相陽子交換工程により拡
    散させ、段状の屈折率プロフィルを持つ気相陽子交換
    （ＶＰＥ）導波路材構造を形成するステップ、及びポス
    トアニーリング工程及びこれに続く付加的な反転陽子交
    換工程によりＶＰＥ導波路材構造を処理し、導波路の製
    造を完了させるステップ、を含み、 これにより、製造された導波路の屈折率プロフィルを柔
    軟に最適化することが可能、な方法。
  39. 【請求項３９】 請求項３８記載の方法において、 強誘電性結晶は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、
    タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、ＫＴｉＯＰＯ
    4（ＫＴＰ）、ＫＮｂＯ3、ＫＤＰ、及びＭｇＯ：ＬｉＮ
    ｂＯ3、ＺｎＯ：ＬｉＮｂＯ3、周期的に極性を持つＫＴ
    Ｐ（ＰＰ−ＫＴＰ）、周期的に極性をもつニオブ酸リチ
    ウム（ＰＰ−ＬＮ）又は周期的に極性をもつタンタル酸
    リチウム（ＰＰ−ＬＴ）といった族からなるグループか
    ら選択される、方法。
  40. 【請求項４０】 請求項３８記載の方法において、 気相陽子交換工程が純粋な酸の蒸気及び拡散／希釈した
    酸の蒸気からなるグループから選択された蒸気中で行わ
    れる、方法。
  41. 【請求項４１】 請求項３８記載の方法において、 気相陽子交換(ＶＰＥ)導波路材構造が約１０21から２×
    ２０22ａｔｏｍｓ／ｃｍ3に調整された陽子濃度をも
    つ、方法。
  42. 【請求項４２】 請求項３８記載の方法において、 気相陽子交換(ＶＰＥ)導波路材構造が約２×１０21から
    ２×２０22ａｔｏｍｓ／ｃｍ3に調整された陽子濃度を
    もつ、方法。
  43. 【請求項４３】 請求項３８記載の方法において、 気相陽子が安息香酸及びその族である、方法。
  44. 【請求項４４】 請求項３８記載の方法において、 ポストアニーリング工程が以下の条件 温度、約２５０から４００℃及び、 時間、約１から７２時間、 で行われ、 付加的な反転陽子交換工程がＬｉＮＯ3−ＫＮＯ3−Ｎａ
    ＮＯ3の混合物中において約２００から４００℃の温度
    で約１から７２時間行われ、ＬｉＮＯ3濃度が約３０か
    ら４５ｍｏｌ％、ＫＮＯ3濃度が約３０から６０ｍｏｌ
    ％且つＮａＮＯ3濃度が約１０から３０ｍｏｌ％であ
    る、方法。
  45. 【請求項４５】 請求項３８記載の方法において、 ポストアニーリング工程が以下の条件 温度、約３００から３６０℃及び、 時間、約１から３６時間、 で行われ、 付加的な反転陽子交換工程がＬｉＮＯ3−ＫＮＯ3−Ｎａ
    ＮＯ3の混合物中において約２００から４００℃の温度
    で約１から３６時間行われ、ＬｉＮＯ3濃度が約３５か
    ら４０ｍｏｌ％、ＫＮＯ3濃度が約４０から５０ｍｏｌ
    ％且つＮａＮＯ3濃度が約１５から２５ｍｏｌ％であ
    る、方法。
  46. 【請求項４６】 強誘電性結晶内に導波路を製造する方
    法において、 強誘電性結晶を提供するステップ、 気相陽子を強誘電性結晶中へ気相陽子交換工程により拡
    散させ、段状の屈折率プロフィルを持つ気相陽子交換
    （ＶＰＥ）導波路材構造を形成するステップ、及び付加
    的な反転陽子交換加工のみによりＶＰＥ導波路材構造を
    処理し、導波路の製造を完了させるステップ、を含み、 これにより、製造された導波路の屈折率プロフィルを柔
    軟に最適化することが可能な方法。
  47. 【請求項４７】 請求項４６記載の方法において、 強誘電性結晶は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、
    タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、ＫＴｉＯＰＯ
    4（ＫＴＰ）、ＫＮｂＯ3、ＫＤＰ及びＭｇＯ：ＬｉＮｂ
    Ｏ3、ＺｎＯ：ＬｉＮｂＯ3、周期的に極性を持つＫＴＰ
    （ＰＰ−ＫＴＰ）、周期的に極性をもつニオブ酸塩リチ
    ウム（ＰＰ−ＬＮ）又は周期的に極性をもつタンタル酸
    塩リチウム（ＰＰ−ＬＴ）といった族からなるグループ
    から選択される、方法。
  48. 【請求項４８】 請求項４６記載の方法において、 気相陽子交換工程が純粋な酸の蒸気及び拡散／希釈した
    酸の蒸気からなるグループから選択された蒸気中で行わ
    れる、方法。
  49. 【請求項４９】 請求項４６記載の方法において、 気相陽子交換(ＶＰＥ)導波路材構造が約１０21から２×
    ２０22ａｔｏｍｓ／ｃｍ3に調整された陽子濃度をも
    つ、方法。
  50. 【請求項５０】 請求項４６記載の方法において、 気相陽子交換(ＶＰＥ)導波路材構造が約２×１０21から
    ２×２０22ａｔｏｍｓ／ｃｍ3に調整された陽子濃度を
    もつ、方法。
  51. 【請求項５１】 請求項４６記載の方法において、 気相陽子が安息香酸及びその族である、方法。
  52. 【請求項５２】 請求項４６記載の方法において、 付加的な反転陽子交換工程がＬｉＮＯ3−ＫＮＯ3−Ｎａ
    ＮＯ3の混合物中において約２００から４００℃の温度
    で約１から７２時間行われ、ＬｉＮＯ3濃度が約３０か
    ら４５ｍｏｌ％、ＫＮＯ3濃度が約３０から６０ｍｏｌ
    ％且つＮａＮＯ3濃度が約１０から３０ｍｏｌ％であ
    る、方法。
  53. 【請求項５３】 請求項４６記載の方法において、 付加的な反転陽子交換工程がＬｉＮＯ3−ＫＮＯ3−Ｎａ
    ＮＯ3の混合物中において約２００から４００℃の温度
    で約１から３６時間行われ、ＬｉＮＯ3濃度が約３５か
    ら４０ｍｏｌ％、ＫＮＯ3濃度が約４０から５０ｍｏｌ
    ％且つＮａＮＯ3濃度が約１５から２５ｍｏｌ％であ
    る、方法。
  54. 【請求項５４】 強誘電性結晶内に導波路を製造する方
    法において、 強誘電性結晶を提供するステップ、 気相陽子を強誘電性結晶中へ気相陽子交換工程により拡
    散させ、段状の屈折率プロフィルを持つ気相陽子交換
    （ＶＰＥ）導波路材構造を形成するステップ、及び付加
    的な反転陽子交換工程及びこれに続くポストアニーリン
    グ工程によりＶＰＥ導波路材構造を処理し、導波路の製
    造を完了させるステップ、を含み、 これにより、製造された導波路の屈折率プロフィルを柔
    軟に最適化することが可能な方法。
  55. 【請求項５５】 請求項５４記載の方法において、 強誘電性結晶は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、
    タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、ＫＴｉＯＰＯ
    4（ＫＴＰ）、ＫＮｂＯ3、ＫＤＰ及びＭｇＯ：ＬｉＮｂ
    Ｏ3、ＺｎＯ：ＬｉＮｂＯ3、周期的に極性を持つＫＴＰ
    （ＰＰ−ＫＴＰ）、周期的に極性をもつニオブ酸リチウ
    ム（ＰＰ−ＬＮ）又は周期的に極性をもつタンタル酸リ
    チウム（ＰＰ−ＬＴ）といった族を含むグループから選
    択される、方法。
  56. 【請求項５６】 請求項５４記載の方法において、 気相陽子交換工程が純粋な酸の蒸気及び拡散／希釈した
    酸の蒸気からなるグループから選択された蒸気中で行わ
    れる、方法。
  57. 【請求項５７】 請求項５４記載の方法において、 気相陽子交換(ＶＰＥ)導波路材構造が約１０21から２×
    ２０22ａｔｏｍｓ／ｃｍ3に調整された陽子濃度をも
    つ、方法。
  58. 【請求項５８】 請求項５４記載の方法において、 気相陽子交換(ＶＰＥ)導波路材構造が約２×１０21から
    ２×２０22ａｔｏｍｓ／ｃｍ3に調整された陽子濃度を
    もつ、方法。
  59. 【請求項５９】 請求項５４記載の方法において、 気相陽子が安息香酸及びその族である、方法。
  60. 【請求項６０】 請求項５４記載の方法において、 付加的な反転陽子交換工程がＬｉＮＯ3−ＫＮＯ3−Ｎａ
    ＮＯ3の混合物中において約２００から４００℃の温度
    で約１から７２時間行われ、ＬｉＮＯ3濃度が約３０か
    ら４５ｍｏｌ％、ＫＮＯ3濃度が約３０から６０ｍｏｌ
    ％且つＮａＮＯ3濃度が約１０から３０ｍｏｌ％であ
    り、 ポストアニーリング工程が下記の条件、 温度、約２５０から４００℃、 時間、約１から７２時間 で行われる、方法。
  61. 【請求項６１】 請求項５４記載の方法において、 付加的な反転陽子交換工程がＬｉＮＯ3−ＫＮＯ3−Ｎａ
    ＮＯ3の混合物中において、約２００から４００℃の温
    度で、約１から３６時間行われ、ＬｉＮＯ3濃度が約３
    ５から４０ｍｏｌ％、ＫＮＯ3濃度が約４０から５０ｍ
    ｏｌ％且つＮａＮＯ3濃度が約１５から２５ｍｏｌ％で
    あり、 ポストアニーリング工程が下記の条件、 温度、約３００から３６０℃及び、 時間、約１から３６時間、 で行われる、方法。
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