JP2003270689A - 光導波路デバイスの製造方法 - Google Patents
光導波路デバイスの製造方法Info
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Abstract
特定手段を利用することにより、金属パターンによる光
導波路の損失を抑えつつ、光導波路を精度よくアライメ
ントする。 【解決手段】光導波路15aと、光導波路15a内に形
成された周期分極反転構造20とを備えている光導波路
デバイス10の製造方法であって、強誘電体単結晶基板
1に設けられた、周期分極反転構造20の位置を特定す
る位置特定手段を基準として光導波路15aを形成する
光導波路形成工程を備える。
Description
波路内に形成された周期分極反転構造とを備えている光
導波路デバイスの製造方法に関するものである。
記録を実現するためには、波長400−430nm程度
の青色光を,30mW以上の出力で安定的に発振する青
色光レーザーが要望されており、開発競争が行われてい
る。青色光光源としては、赤色光を基本波として発振す
るレーザーと、QPMグレーディングが形成された光導
波路デバイスとを組み合わせた光導波路型の波長変換素
子が期待されている。
を有する周期分極反転構造によって、QPMグレーディ
ングが実現されており、周期分極反転構造の形成方法と
しては、いわゆる電圧印加法が知られている。電圧印加
法においては、金属で形成された電極パターンに沿っ
て、周期分極反転構造が形成される。
観によりその位置を特定することができない。そこで、
周期分極反転構造の位置を特定する場合には、電極パタ
ーンとの位置関係を利用することが考えられる。
極が存在すると、光導波路の損失が大きくなり、高出力
の光導波路デバイスを得ることが困難となる。そのた
め、光導波路の形成前または形成後に金属を除去するこ
とが好ましい。
去されると、電極電極による周期分極反転構造の位置特
定ができなくなるため、光導波路のアライメントが難し
くなってしまう。
に形成された周期分極反転構造とを備えている光導波路
デバイスを製造するのに際して、金属電極による光導波
路の損失を抑えつつ、光導波路を精度よくアライメント
することである。
本発明は、光導波路と、前記光導波路内に形成された周
期分極反転構造とを備えている光導波路デバイスの製造
方法であって、強誘電体単結晶基板に設けられた、前記
周期分極反転構造の位置を特定する位置特定手段を基準
として前記光導波路を形成する光導波路形成工程を備え
ることを特徴とする。
周期分極反転構造とを備えている光導波路デバイスを製
造するのに際して、金属電極による光導波路の損失を抑
えつつ、光導波路を精度よくアライメントすることがで
きる。
程の一例を説明するための図である。光導波路デバイス
製造工程においては、まず、電極印加法により基板1に
周期分極反転構造20を形成する。基板1としては、強
誘電体単結晶からなるオフカット基板を使用する。強誘
電体単結晶の方向Bは、表面1aおよび裏面1bに対し
て所定角度、例えば5°傾斜しているので、この基板1
は、オフカット基板と呼ばれている。
三の電極6を形成し、裏面1bに第二の電極(一様電
極)5を形成する。櫛型電極30は、周期的に配列され
た複数の細長い電極片34と、多数の電極片34を接続
する細長い給電電極32とからなる櫛型の電極である。
第三の電極6は細長い対向電極片6aからなっており、
対向電極片6aは、電極片34の先端37に対向するよ
うに設けられている。
分極反転方向4Bに分極させておく。そして、例えば櫛
型電極30と第三の電極6との間にV1の電圧を印加
し、櫛型電極30と第二の電極5との間にV2の電圧を
印加すると、分極反転部22が各電極片34の先端から
方向Bと平行に徐々に進展する。分極反転部22の分極
の方向である分極反転方向4Aは、非分極反転方向4B
とは正反対になる。なお、電極片34に対応しない位
置、すなわち隣接する分極反転部22の間には、分極反
転していない非分極反転部24が形成されている。この
ようして、分極反転部22と非分極反転部24とが交互
に配列された周期分極反転構造20が形成される。
転構造20が形成された位置に光導波路15aが形成さ
れる。従って、光導波路デバイスの製造工程において光
導波路15aを形成する場合、光導波路15aを形成す
る位置、すなわち周期分極反転構造20の位置を特定す
る必要がある。
めに利用される位置特定手段について説明する。
造との相対的な位置関係が定まっており、かつ光導波路
形成時に参照可能な目印を意味する。従って、これらの
条件を満足する限り、特に限定されない。
理によって、基板に櫛型電極を形成する電極形成工程、
櫛型電極を用いて電圧印加法によって基板内に周期分極
反転構造を形成する工程、および周期分極反転構造が形
成された後に、櫛型電極を除去する電極除去工程をさら
に備え、エッチング処理のときにオーバーエッチングす
ることにより、櫛型電極の周りに凹部を形成し、かつ櫛
型電極の下に突起部を形成し、電極を除去した後に突起
部を露出させる。この突起部を位置特定手段として参照
しつつ、光導波路を形成する。
態に係る位置特定手段40について説明する。図2
(A)は、櫛型電極30が形成された後の表面1aを示
す平面図である。図2(B)は、図2(A)のIIB−II
B線断面図である(拡大図)。図3は、櫛型電極30が
除去された後の位置特定手段40を示す。図3(A)
は、位置特定手段40を含む表面1aを示す平面図であ
る。図3(B)は、図3(A)のIIIB−IIIB線断面図
である(拡大図)。
0の形成工程について説明する。櫛型電極30および第
三の電極6は、表面1aに金属膜を形成し、エッチング
処理することによって形成される。このとき、さらにオ
ーバーエッチングすることにより、櫛型電極30および
第三の電極6の周りに凹部50が形成され、櫛型電極3
0の下には突起部41が形成される。
れた後は、突起部41の表面45が露出する。このよう
に、櫛型電極30が除去された後に、突起部41で構成
される位置特定手段40が形成される。位置特定手段4
0は、給電電極32に対応する位置に設けられた軸部4
2と、電極片34に対応する位置に設けられた反転特定
部44とを有している。また、図3(B)に示すよう
に、位置特定手段40の側面46は、櫛型電極30の側
面36に沿って形成されており、位置特定手段40の表
面45は、櫛型電極30の底面38に接している。底面
50aは、表面45よりも裏面1b側に設けられてい
る。
さに設けられているので、顕微鏡を観察することによ
り、分極反転部22の位置に対応する位置に設けられた
反転特定部44の位置を特定することができる。従っ
て、位置特定手段40を用いて、周期分極反転構造20
の位置を特定することができる。
以上である。Dが十分に大きくないと、顕微鏡で位置特
定手段40を観察するのが困難になってしまう。従っ
て、顕微鏡での観察に十分な深さまでオーバーエッチン
グすることが好ましい。
0nm以下である。深くエッチングするにつれて顕微鏡
での観察は容易になるが、櫛型電極30の線幅にばらつ
きが生じ、周期分極反転構造20の形状にばらつきが生
じてしまう。また、エッチングによる表面1aの凹凸が
大きくなると、光導波路15aの損失が大きくなってし
まう。
極反転構造が形成された後に、周期分極反転構造をエッ
チング処理することによって凹凸配列を形成するエッチ
ング処理工程をさらに備える。そして、凹凸配列を位置
特定手段として参照しながら、光導波路を形成する。
態に係る位置特定手段60について説明する。図4
(A)は、位置特定手段60を含む表面1aを示す平面
図である。図4(B)は、図4(A)のIVB−IVB線断
面図である。図5は、図4(A)のV−V線断面である
(拡大図)。
0は、先端37近傍に設けられている。位置特定手段6
0は、凹凸配列61で構成されている。凹凸配列61
は、エッチング処理によって形成される。分極反転部2
2は、非分極反転部24に比べて、エッチング速度が速
い。従って、両者をともにエッチング処理すると、図5
に示すように高さの異なる凹部61aおよび凸部61b
が、それぞれ分極反転部22および非分極反転部24に
対応する位置に形成される。基板1の分極反転方向4A
は、裏面1bの方向に傾斜している。従って、図4
(B)に示すように、分極反転部22は、先端37から
第三の電極6に向けて分極反転方向4Aに沿って形成さ
れる。従って、先端37から離れた位置では、分極反転
部22は基板1の内部に形成されている。基板1の内部
に形成された分極反転部22はエッチングされないの
で、表面1a近傍に形成された分極反転部22、すなわ
ち先端37近傍に形成された分極反転部22の部分に凹
部61aが形成される。
は、yカットまたはオフyカット基板を使用する。ま
た、好適な実施形態としては、エッチング処理には、フ
ッ硝酸溶液を使用する。なお、この第二の実施形態につ
いては、第一の実施形態に比べて、分極反転構造を直接
観察することができるので、最適な位置で導波路を加工
することができ、高出力のSHG導波路を形成すること
ができ、かつ、高歩留りで導波路を得ることができる。
を有する櫛型電極を用いて、電圧印加法によって基板内
に周期分極反転構造を形成する周期分極反転構造形成工
程、および周期分極反転構造が形成された後に、電極片
の先端部を除去することにより櫛型アライメントマーク
を形成する先端除去工程をさらに備えている。
0を示す。位置特定手段70は、櫛型アライメントマー
ク71で構成されている。櫛型アライメントマーク71
は、各電極片34の先端部34Aを除去して形成され
る。周期分極反転構造20が形成された後、櫛型電極3
0の先端部37Aをマスキング処理した状態でエッチン
グすることにより、先端部37Aが除去される。位置特
定手段70は、軸部72、および軸部72から分極反転
部22の位置に向かって延びる複数の反転特定部74を
備えている。反転特定部74は、電極片34に対応する
位置に設けられている。
30を形成する金属の影響により光導波路15aにおけ
る損失が大きくなることが問題であった。しかし、位置
特定手段70は光導波路15aから十分に離れた位置に
設けられているので、位置特定手段70を形成する金属
の影響による光導波路15aにおける損失は問題になら
ない。
の中心と先端77との距離Lは、10μm以上である。
さらに好適な実施形態としては、20μm以上である。
これにより、光導波路15aにおける光損失を、無視で
きるレベルまで低減することができる。なお、第三の実
施形態は第一の実施形態に比べて、基板表面1aの凹凸
を大きく形成しなくてもよく、また、第二の実施形態に
比べてエッチング処理を行わなくてもよいので、導波路
の光伝搬損失を小さくすることができる。
極を形成する電極形成工程、櫛型電極を用いて電圧印加
法によって基板内に周期分極反転構造を形成する周期分
極反転構造形成工程、および周期分極反転構造が形成さ
れた後に、櫛型電極を除去する電極除去工程をさらに備
え、電極形成工程において、基板における周期分極反転
構造の位置を特定可能な位置にアライメントマークをさ
らに形成する。
段90A、90Bを示す。本実施の形態においては、光導
波路15aの一端15dおよび他端15eに形成される
第一のアライメントマーク92および第二のアライメン
トマーク93が位置特定手段90A、90Bとして利用さ
れる。
のアライメントマーク93は、櫛型電極30および第三
の電極6と同時に形成される。櫛型電極30および第三
の電極6は、周期分極反転構造20を形成した後、エッ
チング処理により除去されるが、このとき位置特定手段
90A、90Bをマスキング処理して残す。第四の実施形
態は、第三の実施形態と同様、基板表面1aをオーバー
エッチングないしはフッ硝酸溶液によるエッチングで凹
凸配列61を強調して形成する必要が無いので、導波路
の光伝搬損失を小さくすることができる。また、第一の
アライメントマーク92および第二のアライメントマー
ク93は、画像認識装置で認識しやすい形状や大きさで
パターン化してもよく、導波路の位置決め精度を向上さ
せることが可能となる。
態に係る位置特定手段のうち、いずれかの、または複数
の位置特定手段を形成できる。
分極反転構造20および位置特定手段が形成された後
の、光導波路デバイス製造工程について説明する。
て、基板1に固定用基板7が接合された状態を示す。基
板1の表面1aに、固定用基板7が接合層8を介して接
合される。この段階では、光を厚さ方向に閉じ込め得る
寸法まで基板1を薄くすることは困難である。このた
め、光導波路15aの両端となる縁15bから縁15c
までを残して、その両端の除去部18bおよび除去部1
8cを除去する。このとき、基板1に形成された位置特
定手段を利用して、光導波路15aの両端となる縁15
bおよび縁15cを形成する位置を特定する。
節する。こうした加工は、例えばダイシング加工装置や
レーザー加工装置によって可能であるが、ダイシング加
工のような機械的加工が好ましい。
には、裏面1b側から位置特定手段40を観察する。こ
のとき基板1は薄く研削されているので、裏面1b側か
らでも位置特定手段を観察することができる。
段40として利用される突起部41と、基板1における
他の部分とは凹凸を形成している。顕微鏡では、凸部分
は凹部分に比べて明るく見えるので、突起部41と他の
部分に対応するコントラストが観察される。従って、顕
微鏡で観察されるコントラストの位置から、周期分極反
転構造20の位置を特定することができる。また、第二
の実施形態に係る位置特定手段60も、凹凸配列61で
ある。従って、この場合も、顕微鏡で観察されるコント
ラストから周期分極反転構造20の位置を特定すること
ができる。
よび第四の実施形態に係る位置特定手段90は、いずれ
も金属で形成されているので、金属光沢を観察すること
ができる。従って、顕微鏡で観察される金属光沢から、
周期分極反転構造20の位置を特定することができる。
また、金属膜の部分が周囲よりも暗く見える場合もあ
り、この場合にはコントラストによって位置特定手段を
観察できる。
された基板1、すなわち光導波路デバイス10を示す図
である。基板1から除去部18bおよび除去部18cが
除去され、平板部16、17とリッジ型の光導波路15
aとが形成されている。平板部16の16aおよび平板
部17の17aは加工面である。
導波路を形成することもできる。また、光導波路は、プ
ロトン交換光導波路のようなイオン交換法によって形成
された光導波路であってよい。また、チタン拡散光導波
路のような、内拡散法によって形成された光導波路であ
ってよい。これらの場合にも、光導波路のパターニング
の際に本発明を利用できる。
層8によって固定用基板7に対して接着している。この
場合には、接合層8の屈折率は基板1の屈折率よりも低
いことが好ましく、また接合層8は非晶質であることが
好ましい。接合層8の屈折率と基板1の屈折率との屈折
率差は、5%以上であることが好ましく、10%以上で
あることが更に好ましい。
に好ましくは低融点ガラス)が好ましい。有機樹脂とし
ては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン樹
脂等を例示できる。ガラスとしては、酸化珪素を主成分
とする低融点ガラスが好ましい。
い。しかし、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タン
タル酸リチウム(LiTaO3)、ニオブ酸リチウム−
タンタル酸リチウム固溶体、K3Li2Nb5O15の
各単結晶が特に好ましい。
耐光損傷性を更に向上させるために、マグネシウム(M
g)、亜鉛(Zn)、スカンジウム(Sc)及びインジ
ウム(In)からなる群より選ばれる1種以上の金属元
素を含有させることができ、マグネシウムが特に好まし
い。
点からは、ニオブ酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム
ータンタル酸リチウム固溶体単結晶、又はこれらにマグ
ネシウムを添加したものが特に好ましい。
て、希土類元素を含有させることができる。この希土類
元素は、レーザー発振用の添加元素として作用する。こ
の希土類元素としては、特にNd、Er、Tm、Ho、
Dy、Prが好ましい。
スクパターンを形成する材質としては、レジスト、Si
O2、Ta等を例示できる。マスクパターンを形成する
方法としては、フォトリソグラフィー法を例示できる。
の構造強度を有していればよい。ただし、光導波路と熱
膨張係数等の物性値が近い方が好ましく、ニオブ酸リチ
ウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTa
O3)、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶
体、K3Li2Nb5O15の各単結晶が特に好まし
い。
使用した場合には、高調波の波長は330−1600n
mが好ましく、400−430nmが特に好ましい。
板を、例えば5°オフカット基板としたが、このオフカ
ット角度は特に限定されない。特に好ましくは、オフカ
ット角度は1°以上であり、あるいは、20°以下であ
る。
板、Yカット基板、Zカット基板を使用可能である。X
カット基板やYカット基板を使用する場合には、第二の
電極を裏面1bに設けず、一表面1a上に設け、第一の
電極と第二の電極との間に電圧を印加することができ
る。この場合には、第三の電極はなくともよいが、浮動
電極として残しておいても良い。また、Zカット基板を
使用する場合には、第二の電極を裏面1b上に設け、第
一の電極と第二の電極との間に電圧を印加することがで
きる。この場合には、第三の電極は必ずしも必要ない
が、浮動電極として残しておいても良い。
導波路デバイスを製造するのに際して、位置特定手段を
利用することにより、金属パターンによる光導波路の損
失を抑えつつ、光導波路を精度よくアライメントするこ
とができる。
造工程を説明するための図である。
す図である。
40を示す図である。
す図である。
す図である。
す図である。
固定用基板7が接合された状態を示す図である。
4A分極反転方向 4B 非分極反転方向
5 第二の電極 6第三の電極 10
光導波路デバイス 15a 光導波路 20 周期分極反転構造 22 分極反転部
24 非分極反転部 30 第一の電極
32 給電電極 34 電極片 34a 表面 34b 側面 34c 先
端 37A先端部 40 位置特定手段
41 突起部 4 反転特定部 5
0 凹部 50a 底面 60 位置特定
手段 61 凹凸配列 61a 凹部 61b
凸部 70 位置特定手段 71 櫛型ア
ライメントマーク 74 反転特定部 77 先端 90A,90B 位置特定手段
92 第一のアライメントマーク 93 第
二のアライメントマーク
Claims (5)
- 【請求項1】光導波路と、前記光導波路内に形成された
周期分極反転構造とを備えている光導波路デバイスの製
造方法であって、 強誘電体単結晶基板に設けられた、前記周期分極反転構
造の位置を特定する位置特定手段を基準として前記光導
波路を形成する光導波路形成工程を備えることを特徴と
する、光導波路デバイスの製造方法。 - 【請求項2】エッチング処理によって、前記基板に櫛型
電極を形成する電極形成工程、 前記櫛型電極を用いて電圧印加法によって前記基板内に
前記周期分極反転構造を形成する周期分極反転構造形成
工程、および前記周期分極反転構造が形成された後に、
前記櫛型電極を除去する電極除去工程をさらに備え、 前記エッチング処理のときにオーバーエッチングするこ
とにより、前記櫛型電極の周りに凹部を形成し、かつ前
記櫛型電極の下に突起部を形成し、 前記位置特定手段は、前記突起部であることを特徴とす
る、請求項1に記載の製造方法。 - 【請求項3】複数の電極片を有する櫛型電極を用いて、
電圧印加法によって前記基板内に前記周期分極反転構造
を形成する周期分極反転構造形成工程、および前記周期
分極反転構造が形成された後に、前記電極片の先端部を
除去することにより櫛型アライメントマークを形成する
先端除去工程をさらに備え、 前記位置特定手段は、前記櫛型アライメントマークであ
ることを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。 - 【請求項4】前記基板に櫛型電極を形成する電極形成工
程、 前記櫛型電極を用いて電圧印加法によって前記基板内に
前記周期分極反転構造を形成する周期分極反転構造形成
工程、および前記周期分極反転構造が形成された後に、
前記櫛型電極を除去する電極除去工程をさらに備え、 前記電極形成工程において、前記基板における前記周期
分極反転構造の位置を特定可能な位置にアライメントマ
ークをさらに形成し、 前記位置特定手段は、前記アライメントマークであるこ
とを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。 - 【請求項5】前記基板に前記周期分極反転構造が形成さ
れた後に、前記周期分極反転構造をエッチング処理する
ことによって凹凸配列を形成するエッチング処理工程を
さらに備え、前記位置特定手段は、前記凹凸配列である
ことを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。
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---|---|---|---|
JP2002067931A JP3885939B2 (ja) | 2002-03-13 | 2002-03-13 | 光導波路デバイスの製造方法 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005258348A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Ngk Insulators Ltd | 周期分極反転構造の製造方法および周期分極反転構造 |
JP2009151149A (ja) * | 2007-12-21 | 2009-07-09 | Ngk Insulators Ltd | 周期分極反転構造の製造方法 |
JP2015092632A (ja) * | 2008-04-07 | 2015-05-14 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 強誘電体基板を使用した転写方法 |
-
2002
- 2002-03-13 JP JP2002067931A patent/JP3885939B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
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