JP2009175385A - Terrace type thin-plate substrate, making method of terrace type thin-plate substrate, pseudo phase matching second harmonic generating device, high-density recording medium, laser, optical modulator, and polarization inverting method of terrace type thin-plate substrate - Google Patents

Terrace type thin-plate substrate, making method of terrace type thin-plate substrate, pseudo phase matching second harmonic generating device, high-density recording medium, laser, optical modulator, and polarization inverting method of terrace type thin-plate substrate Download PDF

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皆方  誠
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make a thin-plate substrate whose both surfaces are usable in a short time at low cost. <P>SOLUTION: The terrace type thin-plate substrate 1 which has a non-processed section 2 having a first main surface 11 and a second main surface 12 and a cut section 3 having the first main surface 11 and a cut surface 13 by cutting a surface 31 having a surface perpendicular to a self-polarization direction as the first main surface 11 by using a dicer, is manufactured. The substrate 13 is installed so as to have the first main surface 11 in parallel to a diameter direction of an extremely thin peripheral cutting edge 32 of the dicer, which is pressed against a side surface of the substrate 31 to cut off a portion of the substrate 31. As the cutting-off operation, an operation to cut off a surface-layer portion including the second main surface 12 first by pressing the extremely thin peripheral cutting edge 32 against a side surface end on the side of the second main surface 12 and then to cut off a surface-layer portion including a cut surface L<SB>1</SB>formed as a result by pressing the extremely thin peripheral cutting edge 32 against a side surface end on the side of the cut surface L<SB>1</SB>is repeatedly performed to shorten the distance between the first main surface 11 and cut surface 13. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、テラス状薄板基板、テラス状薄板基板の作製方法、擬似位相整合第二高調波発生デバイス、高密度記録媒体、レーザ、光変調器、テラス状薄板基板の分極反転方法に関し、特に、ダイシングソー又はダイサーを用いたテラス状薄板基板の作製方法及びテラス状薄板基板を用いた非線形光学デバイスに関する。   The present invention relates to a terrace-like thin plate substrate, a method for producing a terrace-like thin plate substrate, a quasi phase matching second harmonic generation device, a high-density recording medium, a laser, an optical modulator, and a method for inverting the polarization of the terrace-like thin plate substrate, The present invention relates to a method for manufacturing a terrace-shaped thin plate substrate using a dicing saw or a dicer, and a nonlinear optical device using the terrace-shaped thin plate substrate.

強誘電体非線形光学結晶材料を用いた擬似位相整合(Quasi−Phase−Matching:QPM)第二高調波発生(Second Harmonic Generation:SHG)デバイスは、波長変換デバイスの高効率化に最も適しており、メモリ、ディスプレイ、レーザプリンタ、光計測などの幅広い分野において高効率青色コヒーレント光源を実現するために必要とされているため、内外の主要研究機関で精力的に研究が行われている(例えば、特許文献1及び2参照)。なお、QPM−SHGデバイスによれば、青色に限らず、他の多くの色(紫外光〜赤外光〜THzまで)を出力することが可能であるが、ここでは青色を例に取り、説明を続ける。   Quasi-phase-matching (QPM) second harmonic generation (SHG) devices using ferroelectric nonlinear optical crystal materials are most suitable for improving the efficiency of wavelength conversion devices. Because it is necessary to realize a high-efficiency blue coherent light source in a wide range of fields such as memory, display, laser printer, optical measurement, etc., research is being conducted energetically at major internal and external research institutions (for example, patents) Reference 1 and 2). In addition, according to the QPM-SHG device, it is possible to output not only blue but also many other colors (from ultraviolet light to infrared light to THz). Here, blue is taken as an example for explanation. Continue.

図23に示すように、QPM−SHGデバイスは、非線形光学結晶100内に形成されるコヒーレント長(lc)の周期を有する分極反転111からなる周期分極反転構造を形成し、光導波路112を形成し、入射光(ポンプ光)113を変換し、青色光源としての出射光114を創出する。QPM−SHGデバイスの短波長化・小型化・高性能化のためには、分極反転構造の微細化が重要であり、このためには強誘電体非線形光学結晶基板の薄板化が重要な課題となっている。 また、後述する本発明の第3及び第4の実施の形態において述べる高密度記録媒体やフォトニック結晶においては、分極反転のドメインサイズの微細化が重要な課題であり、このためにも強誘電体非線形光学結晶基板の薄板化が重要な課題となっている。   As shown in FIG. 23, the QPM-SHG device forms an optical waveguide 112 by forming a periodic polarization inversion structure composed of a polarization inversion 111 having a period of coherent length (lc) formed in the nonlinear optical crystal 100. , The incident light (pump light) 113 is converted to create outgoing light 114 as a blue light source. In order to reduce the wavelength, size, and performance of QPM-SHG devices, it is important to make the domain-inverted structure finer. For this purpose, it is important to reduce the thickness of the ferroelectric nonlinear optical crystal substrate. It has become. In the high-density recording media and photonic crystals described in the third and fourth embodiments of the present invention, which will be described later, it is an important issue to reduce the domain size of domain inversion. Thinning a body nonlinear optical crystal substrate is an important issue.

例えば、QPM−SHGデバイスのコヒーレント長としては、短いもの(紫外線用)で0.7μm(1.4μm周期)が必要であり、フォトニック結晶では0.4μmφ、高密度記録媒体では〜3nmφがそれぞれ必要とされている。   For example, the coherent length of a QPM-SHG device is 0.7 μm (1.4 μm cycle) for short (for ultraviolet light), 0.4 μmφ for photonic crystals, and ˜3 nmφ for high-density recording media, respectively. is needed.

これまでに、LiNbO(以後、「LN」と略す。)、LiTaO(以後、「LT」と略す。)といった強誘電体光学結晶においては、液相エピタキシ(LPE)法(非特許文献1参照)、ゾルゲル法(非特許文献2参照)等の薄膜成長法や、結晶を金属板に貼り付けた状態で研磨する薄板加工法(非特許文献3参照)等が報告されている。
特開2005−234147号公報 特開2006−106804号公報 S.Kondo,S.Miyazawa,S.Fushimi and K.Sugii,Appl.Phys.Lett.,26,489(1975). S.Hirano and K.Kato,Journal of Non−Crystalline Solids 100,538(1988) K.Terabe,M.Nakamura,S.Takekawa and K.Kitamura,Appl.Phys.Lett.,82,433(2003).
So far, in ferroelectric optical crystals such as LiNbO 3 (hereinafter abbreviated as “LN”) and LiTaO 3 (hereinafter abbreviated as “LT”), the liquid phase epitaxy (LPE) method (Non-patent Document 1). And thin film growth methods such as a sol-gel method (see Non-Patent Document 2), and a thin plate processing method (see Non-Patent Document 3) in which crystals are polished in a state of being attached to a metal plate.
JP 2005-234147 A JP 2006-106804 A S. Kondo, S .; Miyazawa, S .; Fusimi and K.K. Sugii, Appl. Phys. Lett. , 26, 489 (1975). S. Hirano and K.M. Kato, Journal of Non-Crystalline Solids 100, 538 (1988) K. Terabbe, M .; Nakamura, S .; Takekawa and K.K. Kitamura, Appl. Phys. Lett. , 82, 433 (2003).

しかし、上記のいずれの方法も薄板状の基板の作製には多大な時間や工程及び費用がかかる。   However, in any of the above methods, it takes a lot of time, process and cost to produce a thin plate-like substrate.

また、作製された薄板基板の裏面には金属板等が貼り付けられているので、分極反転構造が薄板基板の表裏面にかけて均一に形成されているか否かを観察することが出来ないなど、作製された薄板基板の片面しか利用できないという自由度の制限があった。   In addition, since a metal plate or the like is attached to the back surface of the manufactured thin plate substrate, it is impossible to observe whether or not the domain-inverted structure is uniformly formed over the front and back surfaces of the thin plate substrate. There was a restriction on the degree of freedom that only one side of the thin plate substrate used could be used.

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、作製された基板の両面が利用可能なテラス状薄板基板を短時間且つ低コストで作製する方法、この方法で作製されたテラス状薄板基板及びこのテラス状薄板基板を用いた微細な分極反転構造及びその製造方法を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to produce a terrace-like thin plate substrate that can be used on both sides of the produced substrate in a short time and at a low cost. It is to provide a terraced thin plate substrate, a fine domain-inverted structure using the terraced thin plate substrate, and a method of manufacturing the same.

上記目的を達成するための本発明の第1特徴は、分極反転構造を有するデバイスを作製するために用いる、自発分極の方向に垂直な面を第1の主表面とする強誘電性光学結晶基板であって、この基板は、第1の主表面と当該第1の主表面に対向する第2の主表面とを有する非加工部と、強誘電性光学結晶基板の外周に配置された、第1の主表面と第1の主表面に対向する切削面とを有する切削加工部を備える。第1の主表面と切削面との距離は、第1の主表面と第2の主表面との距離よりも短い。   In order to achieve the above object, a first feature of the present invention is a ferroelectric optical crystal substrate having a first main surface as a plane perpendicular to the direction of spontaneous polarization, which is used to fabricate a device having a domain-inverted structure. The substrate includes a non-processed portion having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, and a first optical surface disposed on the outer periphery of the ferroelectric optical crystal substrate. A cutting part having a main surface of 1 and a cutting surface facing the first main surface is provided. The distance between the first main surface and the cutting surface is shorter than the distance between the first main surface and the second main surface.

切削加工部の第1の主表面及び切削面の両面を顕微鏡などで観察することが出来るなど、基板両面の利用が可能となり自由度が向上する。したがって、テラス状薄板基板を用いて、自発分極方向に垂直な第1の主表面及び切削面を使用して切削加工部に微細な分極反転構造を容易に形成することができる。また、テラス状薄板基板は切削加工部に連続して非加工部を備えるので、基板の取り扱いが容易になる。   Both sides of the first main surface and the cutting surface of the cutting portion can be observed with a microscope or the like, so that both surfaces of the substrate can be used and the degree of freedom is improved. Therefore, by using the terrace-shaped thin plate substrate, it is possible to easily form a fine polarization inversion structure in the cut portion using the first main surface and the cut surface perpendicular to the spontaneous polarization direction. Further, since the terrace-shaped thin plate substrate includes a non-processed portion continuous with the cutting processing portion, the substrate can be easily handled.

切削加工部と非加工部の境界部分において、切削面は、第2の主表面に向かって湾曲し、第2の主表面に交わっていることが望ましい。切削面を湾曲させて第2の主表面に交わらせることにより切削加工部の十分な機械的強度を確保することができる。   It is desirable that the cutting surface bends toward the second main surface and intersects the second main surface at the boundary portion between the cutting portion and the non-working portion. A sufficient mechanical strength of the machined portion can be ensured by curving the cutting surface and intersecting the second main surface.

本発明の第2の特徴は、高速回転するスピンドルの先端に取り付けられた極薄外周刃により被加工物の一部を削り取る装置を用いて、自発分極の方向に垂直な面を第1の主表面とする強誘電性光学結晶基板を切削加工することにより、第1の主表面と当該第1の主表面に対向する第2の主表面とを有する非加工部と、強誘電性光学結晶基板の外周に配置された、第1の主表面と第1の主表面に対向する切削面とを有する切削加工部を備えるテラス状薄板基板を作製する方法であって、この方法は、極薄外周刃の径方向に対して第1の主表面が平行になるように、装置に対して強誘電性光学結晶基板を設置する第1のステップと、第1の主表面と第1の主表面に対向する第2の主表面とを接続する強誘電性光学結晶基板の側面に極薄外周刃を押し当てて強誘電性光学結晶基板の一部を削り取る第2のステップとを有する。第2のステップでは、先ず、第2の主表面側の側面端部に極薄外周刃を押し当てて第2の主表面を含む表層部分を削り取し、これにより形成された切削面側の側面端部に極薄外周刃を押し当てて切削面を含む表層部分を削り取る作業を繰り返し実施することにより、第1の主表面と切削面の距離を短くする切削加工部の薄板化を行う。   The second feature of the present invention is that a surface perpendicular to the direction of spontaneous polarization is formed by using a device that scrapes a part of a workpiece with an ultra-thin outer peripheral blade attached to the tip of a spindle that rotates at high speed. A ferroelectric optical crystal substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface by cutting the ferroelectric optical crystal substrate as a surface, and the ferroelectric optical crystal substrate Is a method for producing a terrace-shaped thin plate substrate having a cutting portion having a first main surface and a cutting surface facing the first main surface, the method comprising: A first step of installing a ferroelectric optical crystal substrate on the apparatus so that the first main surface is parallel to the radial direction of the blade, and the first main surface and the first main surface; Press the ultra-thin outer peripheral edge on the side of the ferroelectric optical crystal substrate that connects the opposing second main surface. And a second step of etching a portion of the ferroelectric optical crystal substrate against. In the second step, first, an ultra-thin outer peripheral blade is pressed against the side end portion on the second main surface side to scrape off the surface layer portion including the second main surface, and the cutting surface side formed thereby is cut. By repeatedly carrying out an operation of pressing the ultra-thin outer peripheral blade against the side surface end portion and scraping off the surface layer portion including the cutting surface, the cutting portion that reduces the distance between the first main surface and the cutting surface is thinned.

本発明の第2の特徴において、切削面を含む表層部分を削り取る作業は、複数回に分けて行っても構わない。或いは第1の主表面と第2の主表面の中間付近に極薄外周刃を押し当てて強誘電性光学結晶基板の一部を削り取る作業を複数回(例えば2回)実施し、その後、極薄外周刃の径方向に対して第2の主表面が略垂直になるように第2の主表面に極薄外周刃を押し当てて強誘電性光学結晶基板の一部を削り取ることにより、切削加工部を形成してもよい。   In the second feature of the present invention, the work of removing the surface layer portion including the cutting surface may be performed in a plurality of times. Alternatively, an operation of scraping a part of the ferroelectric optical crystal substrate by pressing an ultra-thin outer peripheral blade near the middle between the first main surface and the second main surface is performed a plurality of times (for example, twice), and thereafter By cutting a portion of the ferroelectric optical crystal substrate by pressing the ultra-thin outer peripheral blade against the second main surface so that the second main surface is substantially perpendicular to the radial direction of the thin outer peripheral blade, A processed part may be formed.

本発明の第3の特徴は、上記のテラス状薄板基板を用いた擬似位相整合第二高調波発生デバイスであって、切削加工部に形成された光導波路と、光導波路に沿って、自発分極方向が反転された分極反転層と、自発分極方向が反転されずにテラス状薄板基板の自発分極方向のままである非分極反転層とが交互に形成された周期分極反転構造とを備える擬似位相整合第二高調波発生デバイスであって、分極反転層及び非分極反転層の光導波路に沿った長さは、それぞれコヒーレント長である。   A third feature of the present invention is a quasi-phase matching second harmonic generation device using the above-described terrace-shaped thin plate substrate, wherein an optical waveguide formed in a cutting portion, and spontaneous polarization along the optical waveguide A quasi-phase comprising a polarization reversal layer in which the direction is reversed and a periodic polarization reversal structure in which a non-polarization reversal layer in which the spontaneous polarization direction of the terrace-shaped thin plate substrate is not reversed is formed alternately In the matched second harmonic generation device, the lengths of the domain-inverted layer and the non-domain-inverted layer along the optical waveguide are each coherent.

本発明の第3の特徴において、光導波路は、第1の主表面から切削面に渡って形成されていることが望ましい。光導波路の+Z方向及び−Z方向の境界面はともに空気に接しており、伝搬する光の密度が高いために擬似位相整合第二高調波発生デバイスの変換効率が高い。   In the third aspect of the present invention, the optical waveguide is preferably formed from the first main surface to the cutting surface. Both the + Z direction and −Z direction boundary surfaces of the optical waveguide are in contact with air, and the density of propagating light is high, so that the conversion efficiency of the quasi phase matching second harmonic generation device is high.

本発明の第4の特徴は、上記のテラス状薄板基板の作製方法により作製されたテラス状薄板基板に微小な分極反転領域を形成する分極反転方法であって、この方法は、テラス状薄板基板の切削面に導電膜を形成する第3のステップと、切削加工部の第1の主表面に金属探針の先端を近づける第4のステップと、導電膜と金属探針の間に所定の電圧を印加して、金属探針の先端を近づけた領域における強誘電性光学結晶の自発分極の向きを反転させる第5のステップとを備える。   A fourth feature of the present invention is a polarization reversal method for forming a minute polarization reversal region on a terrace-shaped thin plate substrate produced by the above-described method for producing a terrace-shaped thin plate substrate. A third step of forming a conductive film on the cutting surface, a fourth step of bringing the tip of the metal probe closer to the first main surface of the cutting portion, and a predetermined voltage between the conductive film and the metal probe. And a fifth step of reversing the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric optical crystal in the region where the tip of the metal probe is brought close to.

自発分極方向に垂直な第1の主表面及び切削面を有する切削加工部の板厚が極めて薄く形成されているため、スケーリング則にしたがって微小な印加電圧によって微細な分極反転構造を容易に形成することができる。   Since the thickness of the cutting portion having the first main surface and the cutting surface perpendicular to the spontaneous polarization direction is extremely thin, a minute polarization inversion structure can be easily formed by a minute applied voltage according to the scaling law. be able to.

第5のステップにおいて、所定の電圧を印加した状態で、金属探針を切削加工部の第1の主表面上で走査することが望ましい。金属探針を切削加工部の第1の主表面上で走査することにより、走査パターンにしたがった分極反転構造を形成することができる。よって、所定の間隔をおいてライン状に金属探針を走査することにより、微細な周期分極反転構造を容易に形成することができる。   In the fifth step, it is desirable to scan the metal probe on the first main surface of the cutting portion with a predetermined voltage applied. By scanning the metal probe on the first main surface of the cutting portion, a domain-inverted structure according to the scanning pattern can be formed. Therefore, a fine periodic polarization inversion structure can be easily formed by scanning the metal probe in a line at a predetermined interval.

本発明によれば、作製された基板の両面が利用可能なテラス状薄板基板を短時間且つ低コストで作製する方法、この方法で作製されたテラス状薄板基板及びこのテラス状薄板基板を用いた微細な分極反転構造を提供することができる。   According to the present invention, a method for producing a terrace-like thin plate substrate that can use both sides of the produced substrate in a short time and at low cost, a terrace-like thin plate substrate produced by this method, and this terrace-like thin plate substrate are used. A fine domain-inverted structure can be provided.

以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付している。
(第1の実施の形態)
図1を参照して、本発明の第1の実施の形態に係わるテラス状薄板基板1の全体構成を説明する。テラス状薄板基板1は、自発分極の方向に垂直な面を表面又は裏面とする強誘電性光学結晶からなる基板であって、QPM−SHGデバイスなどの分極反転構造を有するデバイスを作製するために用いられる基板である。テラス状薄板基板1の形状は平板形状であって、基板1の外周の1つの辺(ここでは1つの長辺)に、分極反転構造を有するデバイスが形成される極薄のテラス状の切削加工部3が形成され、それ以外の部分は、通常の強誘電性光学結晶基板の厚さ(400〜500μm程度)の非加工部2からなる。また、切削加工部3が形成されていない非加工部2の1つの角部には強誘電性光学結晶の結晶方位を識別するために角落とし部4が形成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals.
(First embodiment)
With reference to FIG. 1, the whole structure of the terrace-shaped thin board | substrate 1 concerning the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. The terrace-shaped thin plate substrate 1 is a substrate made of a ferroelectric optical crystal having a surface perpendicular to the direction of spontaneous polarization as a front surface or a back surface, and for producing a device having a polarization inversion structure such as a QPM-SHG device. It is the board | substrate used. The terrace-shaped thin plate substrate 1 has a flat plate shape, and an ultra-thin terrace-shaped cutting process in which a device having a domain-inverted structure is formed on one side (here, one long side) of the outer periphery of the substrate 1. The part 3 is formed, and the other part is composed of a non-processed part 2 having a thickness (about 400 to 500 μm) of a normal ferroelectric optical crystal substrate. Further, a corner dropping portion 4 is formed at one corner of the non-working portion 2 where the cutting portion 3 is not formed in order to identify the crystal orientation of the ferroelectric optical crystal.

本発明の実施の形態において「強誘電性光学結晶」には、強誘電体非線形光学結晶であるLiNbO(ニオブ酸リチウム:以後、「LN」と略す。)結晶やLiTaO(タンタル酸リチウム:以後、「LT」と略す。)結晶が含まれる。LN結晶及びLT結晶は、三方晶系に属する一軸性結晶であって大きな非線形光学定数を有するため、非線形光学効果による現象を用いて例えば第二高調波を発生するQPM−SHGデバイスの作製等に用いられている。この他にも、非線形光学効果には、SFG(光和周波発生)、DFS(光差周波発生)、OPO(光パラメトリック発振)など多くのデバイス群がある。また、LN結晶及びLT結晶は、分極方向がC軸(図1のZ軸)方向において+Pと−Pの2つのみを示す180°ドメイン構造を有しており、自発分極の向きを反転させることにより周期分極反転構造を形成することが可能となる。周期分極反転構造を有するQPM−SHGデバイスについては第2の実施の形態において説明する。 In the embodiment of the present invention, the “ferroelectric optical crystal” includes LiNbO 3 (lithium niobate: hereinafter abbreviated as “LN”) crystal or LiTaO 3 (lithium tantalate: Hereinafter, abbreviated as “LT”.) Crystals are included. The LN crystal and the LT crystal are uniaxial crystals belonging to the trigonal system and have a large nonlinear optical constant. Therefore, for example, for the production of a QPM-SHG device that generates a second harmonic using a phenomenon due to the nonlinear optical effect. It is used. In addition, the nonlinear optical effect includes many device groups such as SFG (optical sum frequency generation), DFS (optical difference frequency generation), and OPO (optical parametric oscillation). Further, LN crystal and LT crystals, the polarization direction is a 180 ° domain structure showing only two of + P S and -P S in C-axis (Z-axis in FIG. 1) direction, the direction of spontaneous polarization By inverting, it becomes possible to form a periodic polarization inversion structure. A QPM-SHG device having a periodically poled structure will be described in a second embodiment.

図2は、図1の点線5で囲んだ切削加工部3の一部分を拡大した斜視図である。なお、図2では、非加工部2の形状(テラス形状)を説明するため、便宜上、X方向に垂直な面で切削加工部3の一部分を切断した状態を示すが、実際には、図2に示すテラス形状を備える非加工部2が図1に示すテラス状薄板基板1の外周の1辺に渡って連続して形成されている。   FIG. 2 is an enlarged perspective view of a part of the cutting portion 3 surrounded by a dotted line 5 in FIG. In FIG. 2, in order to explain the shape (terrace shape) of the non-processed part 2, for convenience, a state in which a part of the cutting part 3 is cut along a plane perpendicular to the X direction is shown. The non-processed part 2 provided with the terrace shape shown in FIG. 1 is continuously formed over one side of the outer periphery of the terrace-like thin plate substrate 1 shown in FIG.

図2に示すように、本発明の第1の実施の形態に係わるテラス状薄板基板1は、自発分極方向Pに垂直な面を第1の主表面11とする強誘電性光学結晶基板であって、第1の主表面11と第1の主表面11に対向する第2の主表面12とを有する非加工部2と、第1の主表面11と第1の主表面11に対向する切削面13とを有する切削加工部3とを備える。第1の主表面11と切削面13との距離は、第1の主表面11と第2の主表面12との距離よりも短い。換言すれば、切削加工部3の厚さは、非加工部2の厚さよりも薄い。切削面13は第1の主表面11に対して略平行に形成され、第2の主表面12も第1の主表面11に対して略平行に形成されている。なお、自発分極方向P(+Z方向)に表出した第2の主表面12及び切削面13を「+C面」と呼び、自発分極方向Pの逆方向(−Z方向)に表出した第1の主表面11を「−C面」と呼ぶ。 As shown in FIG. 2, terraced thin substrate 1 according to a first embodiment of the present invention is a ferroelectric optical crystal substrate for a plane perpendicular to the first major surface 11 in the direction of spontaneous polarization P S The non-processed part 2 having the first main surface 11 and the second main surface 12 facing the first main surface 11, and the first main surface 11 and the first main surface 11 are opposed to each other. And a cutting portion 3 having a cutting surface 13. The distance between first main surface 11 and cutting surface 13 is shorter than the distance between first main surface 11 and second main surface 12. In other words, the thickness of the cutting part 3 is thinner than the thickness of the non-working part 2. The cutting surface 13 is formed substantially parallel to the first main surface 11, and the second main surface 12 is also formed substantially parallel to the first main surface 11. The second main surface 12 and the cut surface 13 expressed in the spontaneous polarization direction P S (+ Z direction) are referred to as “+ C plane” and expressed in the direction opposite to the spontaneous polarization direction P S (−Z direction). The first main surface 11 is referred to as “−C plane”.

非加工部2と切削加工部3との境界部分において、切削面13は、第2の主表面12に向かって湾曲し、第2の主表面に略垂直に交わっている。このように、非加工部2と切削加工部3との境界部分において、第2の主表面12と切削面13は段差面14を介して接続され、段差面14のうち切削面13と接続する部分には、X方向を軸とする柱状曲面からなる湾曲部15が形成されている。   At the boundary portion between the non-machined portion 2 and the machined portion 3, the cutting surface 13 is curved toward the second main surface 12 and intersects the second main surface substantially perpendicularly. As described above, the second main surface 12 and the cutting surface 13 are connected via the step surface 14 at the boundary portion between the non-processing portion 2 and the cutting processing portion 3, and connected to the cutting surface 13 of the step surface 14. A curved portion 15 made of a columnar curved surface with the X direction as an axis is formed in the portion.

次に、図3〜図10を参照して、図1及び図2に示したテラス状薄板基板1の作製方法について説明する。図3は、図1及び図2に示したテラス状薄板基板1の作製方法の手順を示すフローチャートである。図4(a)及び図4(b)は、図3のステップS01(結晶切断)を説明する図である。図5は、図3のステップS03(電極付)を説明する図である。図6は、図3のステップS04(表面保護)を説明する図である。図7は、図3のステップS05(マウント)を説明する図である。図8は、図3のステップS07(チッピング除去)を説明する図である。図9は、図3のステップS08(テラス加工)を説明する図である。図10は、図3のステップS09(寸法測定)を説明する図である。   Next, with reference to FIGS. 3 to 10, a method for manufacturing the terrace-shaped thin plate substrate 1 shown in FIGS. 1 and 2 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of a method for manufacturing the terrace-shaped thin plate substrate 1 shown in FIGS. 1 and 2. FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining step S01 (crystal cutting) in FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating step S03 (with electrodes) in FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining step S04 (surface protection) in FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining step S05 (mount) in FIG. FIG. 8 is a diagram for explaining step S07 (chipping removal) in FIG. FIG. 9 is a diagram for explaining step S08 (terrace processing) in FIG. FIG. 10 is a diagram for explaining step S09 (dimension measurement) in FIG.

(イ)先ず、ステップS01において、図4(a)に示すように、高速回転するスピンドルの先端に取り付けられた極薄外周刃により被加工物を切断する装置(例えば、ダイシングソーやダイサーなど)を用いて、円盤状のLN結晶からなるウェハ21を、Y方向に平行且つ等間隔の複数の切り込み線22及びX方向に平行且つ等間隔の複数の切り込み線23に沿って切断し、図4(b)に示すような短冊状基板31を作製する。そして、短冊状基板31の1つの角部を削り取って角落とし部4を形成する。その後、ダイサーの台座から短冊状基板31を取り外し、水洗、超音波洗浄、メタノール洗浄、アセトン洗浄を実施し、乾燥させる。   (A) First, in step S01, as shown in FIG. 4A, an apparatus (for example, a dicing saw or a dicer) that cuts a workpiece with an ultra-thin outer peripheral blade attached to the tip of a spindle that rotates at high speed. 4 is cut along a plurality of cut lines 22 that are parallel to the Y direction and equally spaced and a plurality of cut lines 23 that are parallel and equally spaced in the X direction. A strip-shaped substrate 31 as shown in FIG. Then, one corner portion of the strip-shaped substrate 31 is scraped to form the corner dropping portion 4. Thereafter, the strip-shaped substrate 31 is removed from the base of the dicer, and water washing, ultrasonic washing, methanol washing, and acetone washing are performed and dried.

(ロ)ステップS02に進み、クリーンルーム内において、中性洗剤を50倍程度希釈した溶液を綿棒に染み込ませ、短冊状基板31の表裏面(第1及び第2の主表面)をその綿棒で100回程度こする。そして、エタノール、アセトンを用いて洗浄し、乾燥させる。   (B) Proceeding to step S02, a solution obtained by diluting a neutral detergent about 50 times is soaked in a cotton swab in a clean room, and the front and back surfaces (first and second main surfaces) of the strip-shaped substrate 31 are 100 with the cotton swab. Rub about once. Then, it is washed with ethanol and acetone and dried.

(ハ)ステップS03に進み、図5に示すように、スパッタリング装置(真空チャンバ)内の台座24の上に、金薄膜を形成したい+C面(第2の主表面)12を上に向けて短冊状基板31を設置し、短冊状基板31の+C面12にスパッタリングにより金(Au)を蒸着させる。スパッタリングの条件の一例として、直径50mmの金のターゲットを使用した場合、真空度は0.1Torr、電流値は3mA、スパッタリング時間は10分で行えばよい。   (C) Proceeding to step S03, as shown in FIG. 5, a strip with the + C surface (second main surface) 12 on which the gold thin film is to be formed on the pedestal 24 in the sputtering apparatus (vacuum chamber) facing upward. The substrate 31 is installed, and gold (Au) is deposited on the + C surface 12 of the strip substrate 31 by sputtering. As an example of sputtering conditions, when a gold target having a diameter of 50 mm is used, the degree of vacuum may be 0.1 Torr, the current value may be 3 mA, and the sputtering time may be 10 minutes.

(ニ)ステップS04に進み、短冊状基板31の−C面(第1の主表面)11にレジストを塗布する。具体的には、先ず、レジストを室温に戻し、レジストを図6のシリンジ25で吸い取る。シリンジ25の先端にフィルタ26を取り付ける。スピナー27上に短冊状基板31を−C面11を上に向けて吸着させる。短冊状基板31の−C面11上にレジストを滴下する。スピナー27を回転させて−C面11に均一な膜厚のレジスト層を形成する。そして、オーブンでベークすることで−C面11上のレジスト層を固化させる。   (D) Proceeding to step S04, a resist is applied to the −C surface (first main surface) 11 of the strip-shaped substrate 31. Specifically, first, the resist is returned to room temperature, and the resist is sucked by the syringe 25 of FIG. A filter 26 is attached to the tip of the syringe 25. The strip-shaped substrate 31 is adsorbed on the spinner 27 with the -C surface 11 facing up. A resist is dropped on the −C surface 11 of the strip substrate 31. The spinner 27 is rotated to form a resist layer having a uniform thickness on the -C surface 11. Then, the resist layer on the −C surface 11 is solidified by baking in an oven.

(ホ)ステップS05に進み、図7に示すように、ソーダガラス板29の平坦面の上に治具30a、30bを配置し、治具30aと治具30bの間に短冊状基板31を挟み、台座29、治具30a、30b及び短冊状基板31をワックスで固定する。短冊状基板31は、その長辺側の端面が上を向き、且つソーダガラス板29の平坦面に対して短冊状基板31の−C面(第1の主表面)11が垂直になるように固定される。具体的な手順は次の通りである。先ず、ホットプレート28上に濾紙を敷き、濾紙の上に平板状のソーダガラス板29を載せる。ホットプレート28を80〜100℃程度まで加熱し、ソーダガラス板29上でシフトワックスを溶かす。平板ガラスからなる治具30a、30bをソーダガラス板29上に載せ、短冊状基板31の長辺側の端面を上にして短冊状基板31を治具30a、30bで挟み込む。治具30a、30b及び短冊状基板31を上から軽く押さえ、その後、ホットプレート28の温度を下げて、シフトワックスを固化させる。   (E) Proceeding to step S05, as shown in FIG. 7, the jigs 30a and 30b are arranged on the flat surface of the soda glass plate 29, and the strip-shaped substrate 31 is sandwiched between the jigs 30a and 30b. The base 29, the jigs 30a and 30b, and the strip-shaped substrate 31 are fixed with wax. The strip-shaped substrate 31 has its long side end surface facing upward, and the −C plane (first main surface) 11 of the strip-shaped substrate 31 is perpendicular to the flat surface of the soda glass plate 29. Fixed. The specific procedure is as follows. First, filter paper is laid on the hot plate 28, and a flat soda glass plate 29 is placed on the filter paper. The hot plate 28 is heated to about 80 to 100 ° C., and the shift wax is melted on the soda glass plate 29. The jigs 30a and 30b made of flat glass are placed on the soda glass plate 29, and the strip-shaped substrate 31 is sandwiched between the jigs 30a and 30b with the end surface on the long side of the strip-shaped substrate 31 facing up. The jigs 30a and 30b and the strip-shaped substrate 31 are lightly pressed from above, and then the temperature of the hot plate 28 is lowered to solidify the shift wax.

(へ)ステップS06に進み、高速回転するスピンドルの先端に取り付けられた極薄外周刃により被加工物の一部を削り取る装置(例えば、ダイシングソーやダイサーなど)のアライメント調整を行う。具体的には、極薄外周刃(ブレード)のドレスを行い、極薄外周刃の高さを測定する。そして、ダイサーの吸着テーブル上にSi基板などを設置して実際に切ってそのカットラインとヘアラインを一致させることによりヘアライン合わせを行う。   (F) Proceeding to step S06, alignment adjustment of an apparatus (for example, a dicing saw or a dicer) that scrapes off a part of the workpiece with an ultra-thin outer peripheral blade attached to the tip of a spindle that rotates at high speed is performed. Specifically, the dressing of the ultra-thin outer peripheral blade (blade) is performed, and the height of the ultra-thin outer peripheral blade is measured. Then, an Si substrate or the like is placed on the Dicer suction table, and the hairline is aligned by actually cutting and matching the cutline with the hairline.

(ト)その後、ダイサーの吸着テーブル上に、図7に示したソーダガラス板29、治具30a、30b及び短冊状基板31を載置する。ダイサーの極薄外周刃は、吸着テーブルの平坦面に対して極薄外周刃の径方向が垂直になるように配置されている。したがって、吸着テーブル上に図7に示したソーダガラス板29、治具30a、30b及び短冊状基板31を載置することによって、図8に示すように、極薄外周刃32の径方向に対して短冊状基板31の−C面(第1の主表面)11が平行になるように、ダイサーの吸着テーブル上に短冊状基板31を設置することができる。   (G) Thereafter, the soda glass plate 29, the jigs 30a and 30b and the strip-shaped substrate 31 shown in FIG. 7 are placed on the adsorption table of the dicer. The ultrathin outer peripheral blade of the dicer is disposed so that the radial direction of the ultrathin outer peripheral blade is perpendicular to the flat surface of the suction table. Therefore, by placing the soda glass plate 29, the jigs 30a, 30b and the strip-shaped substrate 31 shown in FIG. 7 on the suction table, as shown in FIG. Thus, the strip-shaped substrate 31 can be placed on the suction table of the dicer so that the -C surface (first main surface) 11 of the strip-shaped substrate 31 is parallel.

(チ)ステップS07に進み、図8に示すように、−C面11と+C面12とを接続する短冊状基板31の側面34に極薄外周刃32を押し当てて、短冊状基板31の側面34を含む表層部分を削り取ることにより、短冊状基板31の側面34に形成されたチッピング33を除去する。具体的には、+C面12側から30μm程度の深さまで短冊状基板31の側面を切削し、極薄外周刃32をその厚さ以下(例えば、90μm程度)だけ−C面11側へ移動させて30μm程度の深さまで短冊状基板31の側面を再び切削する。これを繰り返し実施して、チッピング33が形成されている側面34の表層部分をすべて削り取る。   (H) Proceeding to step S07, as shown in FIG. 8, the ultrathin outer peripheral edge 32 is pressed against the side surface 34 of the strip-shaped substrate 31 that connects the -C surface 11 and the + C surface 12, and the strip-shaped substrate 31 The chipping 33 formed on the side surface 34 of the strip-shaped substrate 31 is removed by scraping off the surface layer portion including the side surface 34. Specifically, the side surface of the strip-shaped substrate 31 is cut to a depth of about 30 μm from the + C surface 12 side, and the ultrathin outer peripheral blade 32 is moved to the −C surface 11 side by the thickness or less (for example, about 90 μm). The side surface of the strip-shaped substrate 31 is cut again to a depth of about 30 μm. By repeating this, the entire surface layer portion of the side surface 34 on which the chipping 33 is formed is scraped off.

(リ)ステップS08に進み、図9に示すように、短冊状基板31の側面に極薄外周刃32を押し当てて短冊状基板31の一部を削り取ることにより、短冊状基板31の−C面11の表層部分だけを残して、その他の短冊状基板31の側面部分を削り取った極薄の切削加工部3を非加工部2の上に形成する。この作業を「テラス加工」と呼ぶ。   (I) Proceeding to step S08, as shown in FIG. 9, the ultrathin outer peripheral edge 32 is pressed against the side surface of the strip-shaped substrate 31, and a part of the strip-shaped substrate 31 is scraped off, thereby removing -C of the strip-shaped substrate 31. Only the surface layer portion of the surface 11 is left, and the ultrathin cutting portion 3 is formed on the non-working portion 2 by removing the side surface portion of the other strip-shaped substrate 31. This operation is called “terrace processing”.

このテラス加工では、先ず、+C面12側の側面34端部に極薄外周刃32を押し当てて+C面12を含む表層部分を削り取る。この「切り込み作業」を行うことによって、図9に示すように極薄外周刃32の径方向に平行な切削面Lが形成される。そして、極薄外周刃32をその厚さ以下、例えば距離dだけ−C面11側に移動し、切削面L側の側面34端部に極薄外周刃32を押し当てて切削面Lを含む表層部分を削り取る。そして、極薄外周刃32を距離dだけ−C面11側に移動し、切削面L側の側面34端部に極薄外周刃32を押し当てて切削面Lを含む表層部分を削り取る。同様な作業(切り込み作業)を繰り返し実施することにより、第1の主表面11と切削面13の距離を短くして、切削加工部3の薄板化を行う。 In this terrace processing, first, an ultrathin outer peripheral blade 32 is pressed against the end of the side surface 34 on the + C surface 12 side, and the surface layer portion including the + C surface 12 is scraped off. By performing this “cutting operation”, a cutting surface L 1 parallel to the radial direction of the ultrathin outer peripheral edge 32 is formed as shown in FIG. Then, the ultra-thin outer peripheral blade 32 is moved to the −C surface 11 side by the distance d 1 or less, for example, a distance d 1, and the ultra-thin outer peripheral blade 32 is pressed against the end of the side surface 34 on the cutting surface L 1 side. The surface layer part including 1 is scraped off. Then, move the ultrathin peripheral cutting edge 32 at a distance d 2 by -C face 11 side, the surface layer portion including the cutting surface L 2 by pressing the ultra-thin outer peripheral edge 32 on the sides 34 end of the cutting surface L 2 side Scrape off. By repeatedly performing the same operation (cutting operation), the distance between the first main surface 11 and the cutting surface 13 is shortened, and the cutting portion 3 is thinned.

例えば、500μm厚の短冊状基板31の場合、距離d〜dをそれぞれ90μmとすれば、5〜6回の切り込み作業を行う。また、各切り込み作業を3回(w〜w)程度に分けた「多段切り込み」として実施してもよい。一回の切り込み深さ(w〜w)を35μm程度にすれば、100μm程度の幅Wの切削加工部3を作製することができる。なお、この作業を繰り返し行うことにより、最大700μm程度まで作製することが可能である。 For example, in the case of the strip-shaped substrate 31 having a thickness of 500 μm, if the distances d 1 to d 5 are 90 μm, the cutting operation is performed 5 to 6 times. Further, each cutting operation may be performed as “multi-stage cutting” divided into about three times (w 1 to w 3 ). If the depth of cut once (w 1 to w 3 ) is about 35 μm, the cut portion 3 having a width W of about 100 μm can be produced. By repeating this operation, it is possible to manufacture up to about 700 μm.

(ヌ)ステップS09に進み、図10に示すように、レーザ顕微鏡を用いて、テラス(切削加工部3)の幅Wと厚さdを測定する。測定したテラスの薄さが不十分である場合(ステップS10でNO)、ステップS08に戻り、テラス加工をやり直す。測定したテラスの厚さが十分に薄い場合(ステップS10でYES)、ステップS11に進み、ダイサーの吸着ステージからソーダガラス板29、治具30a、30b及び短冊状基板31を取り外し、ソーダガラス板29、治具30a、30b及び短冊状基板31を再びホットプレート上で加熱(80〜100℃程度)して、短冊状基板31を取り外す。以上の手順を経て、図4(b)に示す短冊状基板31から図1に示したテラス状薄板基板1を作製することができる。   (N) Proceeding to step S09, as shown in FIG. 10, the width W and the thickness d of the terrace (cutting portion 3) are measured using a laser microscope. If the measured terrace is insufficiently thin (NO in step S10), the process returns to step S08 and the terrace processing is performed again. If the measured terrace thickness is sufficiently thin (YES in step S10), the process proceeds to step S11, and the soda glass plate 29, jigs 30a, 30b and the strip-shaped substrate 31 are removed from the dicer suction stage, and the soda glass plate 29 is removed. The jigs 30a and 30b and the strip-shaped substrate 31 are again heated on the hot plate (about 80 to 100 ° C.), and the strip-shaped substrate 31 is removed. Through the above procedure, the terrace-shaped thin plate substrate 1 shown in FIG. 1 can be produced from the strip-shaped substrate 31 shown in FIG.

なお、図2に示した湾曲部15は、極薄外周刃32の断面形状により形成される。よって、ステップS06における極薄外周刃(ブレード)のドレスを行い方によって、湾曲部15の形状を自由に変更することができる。   The curved portion 15 shown in FIG. 2 is formed by the cross-sectional shape of the ultrathin outer peripheral blade 32. Therefore, the shape of the curved portion 15 can be freely changed depending on how to dress the ultra-thin outer peripheral blade (blade) in step S06.

以上説明したように、第1の実施の形態に係わるテラス状薄板基板は、分極反転構造を有するデバイスを作製するために用いる、自発分極の方向に垂直な面を第1の主表面とする強誘電性光学結晶基板であって、第1の主表面11と第1の主表面11に対向する第2の主表面12とを有する非加工部2と、強誘電性光学結晶基板の外周に配置された、第1の主表面11と切削面13とを有する切削加工部3を備える。第1の主表面11と切削面13との距離は、第1の主表面11と第2の主表面12との距離よりも短い。したがって、切削加工部3の第1の主表面11及び切削面13の両面を顕微鏡などで観察することが出来るので自由度が向上する。したがって、第1の実施の形態に係わるテラス状薄板基板1を用いて、自発分極方向Pに垂直な第1の主表面11及び切削面13を使用して切削加工部3に微細な分極反転構造を容易に形成することができる。また、テラス状薄板基板1は切削加工部3に連続して非加工部2を備えるので、基板1の取り扱いが容易になる。 As described above, the terrace-shaped thin plate substrate according to the first embodiment is a strong substrate having a first principal surface that is a plane perpendicular to the direction of spontaneous polarization used for manufacturing a device having a domain-inverted structure. A non-processed portion 2 having a first main surface 11 and a second main surface 12 opposite to the first main surface 11, which is a dielectric optical crystal substrate, and disposed on the outer periphery of the ferroelectric optical crystal substrate The cutting part 3 having the first main surface 11 and the cutting surface 13 is provided. The distance between first main surface 11 and cutting surface 13 is shorter than the distance between first main surface 11 and second main surface 12. Therefore, both the first main surface 11 and the cutting surface 13 of the cutting part 3 can be observed with a microscope or the like, so that the degree of freedom is improved. Thus, by using the terraced thin substrate 1 according to the first embodiment, the spontaneous polarization directions P S finely cutting unit 3 using the first major surface 11 and the cutting plane 13 perpendicular to the polarization reversal The structure can be easily formed. Further, since the terrace-shaped thin plate substrate 1 includes the non-processed portion 2 continuously to the cutting processing portion 3, the substrate 1 can be easily handled.

また、切削加工部3と非加工部2の境界部分において、切削面13は、第2の主表面12に向かって湾曲し、第2の主表面12に交わっている。切削面13を湾曲させて第2の主表面12に交わらせることにより切削加工部3の十分な機械的強度を確保することができる。   Further, the cutting surface 13 is curved toward the second main surface 12 and intersects the second main surface 12 at the boundary portion between the cutting portion 3 and the non-processing portion 2. A sufficient mechanical strength of the cutting portion 3 can be ensured by curving the cutting surface 13 and intersecting the second main surface 12.

また、本発明の第1の実施の形態にかかわるテラス状薄板基板の作製方法では、第2の主表面12側の側面34端部に極薄外周刃32を押し当てて第2の主表面12を含む表層部分を削り取り、これにより形成された切削面L側の側面34端部に極薄外周刃32を押し当てて切削面Lを含む表層部分を削り取る作業を繰り返し実施することにより、第1の主表面11と切削面13の距離を短くして切削加工部3の薄板化を行う。これにより、作製された切削加工部3の両面が利用可能なテラス状薄板基板を短時間に低コストで作製することができる。   Further, in the method for manufacturing the terrace-shaped thin plate substrate according to the first embodiment of the present invention, the ultrathin outer peripheral blade 32 is pressed against the end of the side surface 34 on the second main surface 12 side, and the second main surface 12 is pressed. The surface layer portion including the cutting surface L is scraped off, and the operation of scraping the surface layer portion including the cutting surface L by pressing the ultrathin outer peripheral edge 32 against the end of the side surface 34 on the side of the cutting surface L formed thereby is repeatedly performed. The distance between the main surface 11 and the cutting surface 13 is shortened to reduce the thickness of the cutting portion 3. Thereby, the terrace-shaped thin plate | board board | substrate which can utilize both surfaces of the produced cutting process part 3 can be produced at low cost in a short time.

また、切削面Lを含む表層部分を削り取る切り込み作業を複数回(w〜w)程度に分けた「多段切り込み」として実施することにより、作製途中に切削加工部3が破損することを更に抑制することができるため、更に短時間且つ低コストでテラス状薄板基板を作製することができる。
(比較例)
第1の実施の形態(図3)における「テラス加工」に関連する技術としてリッジ加工技術がある。リッジ加工技術としてはECR−RIEが従来から知られている(皆方:電子通信情報学会論文誌Vol.J77−C−I,No.5,194(1994))。しかし、ECR−RIEはLN結晶やLT結晶に対するエッチング速度が遅いためリッジ角が浅くなる欠点がある。リッジ加工はダイシングソーやダイサーを用いても可能であるため、ここではダイシングソーやダイサーを用いた「テラス加工」と「リッジ加工」を比較する。
Further, by performing the cutting operation for cutting off the surface layer portion including the cutting surface L as a “multi-stage cutting” divided into multiple times (w 1 to w 3 ), it is further possible that the cutting part 3 is damaged during the production. Therefore, the terrace-shaped thin plate substrate can be manufactured in a shorter time and at a lower cost.
(Comparative example)
As a technique related to “terrace processing” in the first embodiment (FIG. 3), there is a ridge processing technique. ECR-RIE is conventionally known as a ridge processing technique (Everybody: IEICE Transactions Vol. J77-CI, No. 5, 194 (1994)). However, ECR-RIE has a disadvantage that the ridge angle becomes shallow because the etching rate for the LN crystal and the LT crystal is slow. Since the ridge processing can be performed using a dicing saw or dicer, here, “terrace processing” using a dicing saw or dicer is compared with “ridge processing”.

図11(a)はダイサーを用いたリッジ加工法を示す断面図であり、図11(b)は図11(a)のリッジ加工法により作製された基板の薄板(リッジ)部分の様子を示す斜視図である。図11(c)は本発明の第1の実施の形態におけるテラス加工を示す断面図である。   11A is a cross-sectional view showing a ridge processing method using a dicer, and FIG. 11B shows a state of a thin plate (ridge) portion of a substrate manufactured by the ridge processing method of FIG. 11A. It is a perspective view. FIG.11 (c) is sectional drawing which shows the terrace process in the 1st Embodiment of this invention.

図11(a)に示すように、LN結晶基板37の−C面をステンレスからなるステージ36上に真空吸着させて固定する。LN結晶基板37の+C面12に垂直にリッジ片側面となる1本の溝40aを切り、続いてブレードをリッジ幅に対応した一定間隔を移動させて次の溝40bを切る。溝40aと溝40bの間に図11(b)に示すリッジ38が形成される。このブレードの移動幅を調整することによってリッジ幅を調整することができる。ブレードの移動量は装置に依存し、0.1μmの送りが可能な装置もあるが、本実験装置では1μm送りが最小寸法である。例えば、リッジ幅は1μm単位で可能である。溝の深さは基板37の厚さから切り残し量を差し引くことによって求められ、0〜100μmの間で制御することが出来る。なお、LN結晶基板37の+C面12と−C面を入れ替えて実施しても構わない。   As shown in FIG. 11A, the −C surface of the LN crystal substrate 37 is fixed by vacuum suction onto a stage 36 made of stainless steel. One groove 40a that is a ridge side surface is cut perpendicularly to the + C plane 12 of the LN crystal substrate 37, and then the next groove 40b is cut by moving the blade at a constant interval corresponding to the ridge width. A ridge 38 shown in FIG. 11B is formed between the groove 40a and the groove 40b. The ridge width can be adjusted by adjusting the moving width of the blade. The amount of movement of the blade depends on the device, and there is a device that can feed 0.1 μm, but 1 μm feed is the minimum dimension in this experimental device. For example, the ridge width can be in units of 1 μm. The depth of the groove is obtained by subtracting the uncut amount from the thickness of the substrate 37, and can be controlled between 0 and 100 μm. Note that the + C plane 12 and the −C plane of the LN crystal substrate 37 may be exchanged.

このように、リッジ加工法では、LN結晶基板37の+C面12又は−C面に対して垂直に溝を形成することにより凸状部(リッジ)を形成しているのに対して、図11(c)に示すように、本発明の第1の実施の形態に係わるテラス加工法では、LN結晶基板37の+C面12及び−C面11をブレードの径方向に対して平行に配置して、+C面12と−C面11とを接続する基板の側面にブレードを押し当てて切り込み作業を行う点が異なる。
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態では、第1の実施の形態で示したテラス状薄板基板の作製方法により作製されたテラス状薄板基板1に形成された微小な分極反転構造及びその作製方法について説明する。
As described above, in the ridge processing method, a convex portion (ridge) is formed by forming a groove perpendicular to the + C plane 12 or the −C plane of the LN crystal substrate 37, whereas FIG. As shown in (c), in the terrace processing method according to the first embodiment of the present invention, the + C plane 12 and the −C plane 11 of the LN crystal substrate 37 are arranged in parallel to the radial direction of the blade. The difference is that the cutting operation is performed by pressing the blade against the side surface of the substrate connecting the + C surface 12 and the −C surface 11.
(Second Embodiment)
In the second embodiment, a minute polarization inversion structure formed on the terrace-shaped thin plate substrate 1 manufactured by the method for manufacturing the terrace-shaped thin plate substrate shown in the first embodiment and a method for manufacturing the same will be described.

図12は、本発明の第2の実施の形態に係わるテラス状薄板基板1の切削加工部3に形成されたQPM−SHGデバイスを示す斜視図である。QPM−SHGデバイスは、伝搬軸(X軸)に沿ってコヒーレント長(lc)の周期で自発分極方向Pを反転させた周期分極反転構造を有する。切削加工部3には、伝搬軸(X軸)に沿って光導波路39が形成され、光導波路39に沿って、自発分極方向Pが反転された分極反転層45a〜45gと、自発分極方向Pが反転されずにテラス状薄板基板1の自発分極方向(図12の+Z方向)のままである非分極反転層41a〜41gとが交互に形成されている。分極反転層45a〜45gと非分極反転層41a〜41gは交互にストライプ状に形成され、その光導波路39に沿った長さはそれぞれコヒーレント長(lc)である。光導波路39は、−C面11から切削面13に渡って形成されているため、光導波路39の+Z方向及び−Z方向の境界面はともに空気に接している。これにより、光導波路39は+Z方向及び−Z方向に対称な構成となるため、カットオフという光導波路39内から光が逃げる(通らなくなる)現象を抑制することができる。従来では、光導波路39は、−C面11を含む表層部分にのみ形成されているので、光導波路39の+Z方向の境界面は強誘電性光学結晶に接し、光導波路39の−Z方向の境界面は空気に接することになり対称ではなかったのでカットオフが生じた。 FIG. 12 is a perspective view showing a QPM-SHG device formed in the cutting portion 3 of the terrace-shaped thin plate substrate 1 according to the second embodiment of the present invention. QPM-SHG device has a period in the direction of spontaneous polarization P S periodically poled obtained by inverting the coherent length (lc) along the propagation axis (X-axis). The cutting unit 3, the optical waveguide 39 is formed along the propagation axis (X-axis) along the optical waveguide 39, and the polarization inversion layer 45a~45g spontaneous polarization direction P S is reversed, the spontaneous polarization direction P S is the non-domain inverted layer 41a~41g that remains of the spontaneous polarization direction of the terraced thin substrate 1 without being inverted (+ Z direction in FIG. 12) are formed alternately. The polarization inversion layers 45a to 45g and the non-polarization inversion layers 41a to 41g are alternately formed in a stripe shape, and the length along the optical waveguide 39 is a coherent length (lc). Since the optical waveguide 39 is formed from the −C surface 11 to the cutting surface 13, both the + Z direction and −Z direction boundary surfaces of the optical waveguide 39 are in contact with air. Thereby, since the optical waveguide 39 has a symmetric configuration in the + Z direction and the −Z direction, it is possible to suppress the phenomenon that light escapes (does not pass) from the inside of the optical waveguide 39, which is cut off. Conventionally, since the optical waveguide 39 is formed only in the surface layer portion including the −C plane 11, the + Z direction boundary surface of the optical waveguide 39 is in contact with the ferroelectric optical crystal, and the −Z direction of the optical waveguide 39 is in the −Z direction. Since the boundary surface was in contact with air and was not symmetrical, a cut-off occurred.

このような周期分極反転構造を設けることにより、基本波(角周波数:ω)とSH波(角周波数:2ω)の伝搬定数差を擬似的に位相整合させることが出来る。入射光46として近赤外光(基本波)を光導波路39に入射すると、非線形光学効果による現象により、出射光47として基本波の半波長(2ω)の第二高調波(SH波)が得られる。   By providing such a periodically poled structure, the propagation constant difference between the fundamental wave (angular frequency: ω) and the SH wave (angular frequency: 2ω) can be quasi-phase matched. When near-infrared light (fundamental wave) is incident on the optical waveguide 39 as the incident light 46, a second harmonic (SH wave) having a half-wavelength (2ω) of the fundamental wave is obtained as the outgoing light 47 due to a phenomenon due to the nonlinear optical effect. It is done.

次に、図13〜図15を参照して、図12に示したQPM−SHGデバイスの作製方法について説明する。図13は、図12に示したQPM−SHGデバイスの作製方法の手順を示すフローチャートである。図14は、図13のステップS21(マウント)を説明する図である。図15(a)は、図13のステップS22(描画)を説明する図であり、図15(b)は、ステップS22(描画)における描画パターンの一例を示す図である。   Next, a method for manufacturing the QPM-SHG device shown in FIG. 12 will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a flowchart showing a procedure of a manufacturing method of the QPM-SHG device shown in FIG. FIG. 14 is a diagram for explaining step S21 (mount) in FIG. FIG. 15A is a diagram illustrating step S22 (drawing) in FIG. 13, and FIG. 15B is a diagram illustrating an example of a drawing pattern in step S22 (drawing).

(イ)先ず、テラス状薄板基板1の切削面13から第2の主表面12にかけて金(Au)薄膜を形成する。そして、ステップS21において、図14に示すように、原子間力顕微鏡(AFM)用のステージ48上にテラス状薄板基板1を−C面(第1の主表面)11が上になるようにして固定する。具体的には、AFMの可動範囲に納まるように位置決めして、テラス状薄板基板1をドータイトで固定する。この際、ドータイトは完全に除去することが出来ないのでテラス部分(切削加工部3)にドータイトが付着しないように注意する。その後、十分に乾燥させる。   (A) First, a gold (Au) thin film is formed from the cutting surface 13 of the terrace-shaped thin plate substrate 1 to the second main surface 12. Then, in step S21, as shown in FIG. 14, the terrace-shaped thin plate substrate 1 is placed on the atomic force microscope (AFM) stage 48 so that the -C plane (first main surface) 11 faces up. Fix it. Specifically, the terrace-shaped thin plate substrate 1 is fixed with dotite by positioning so as to be within the movable range of the AFM. At this time, since the dotite cannot be completely removed, care is taken so that the dotite does not adhere to the terrace portion (cutting portion 3). Then, it is sufficiently dried.

(ロ)ステップS22に進み、AFMの金属探針を用いて、切削加工部3の第1の主表面11に図15(b)に示すような描画パターンを描画する。具体的には、図15(a)に示すように、切削加工部3の第1の主表面11に金属探針の先端を近づけ、導電膜42(金薄膜)と金属探針の間に所定の電圧を印加して、金属探針の先端を近づけた微小領域において、強誘電性光学結晶の自発分極Pの向きを反転させる。分極反転領域は、金属探針の先端を近づけた微小領域において−C面11から切削面13にかけて均一に形成される。 (B) Proceeding to step S22, a drawing pattern as shown in FIG. 15B is drawn on the first main surface 11 of the cutting portion 3 by using an AFM metal probe. Specifically, as shown in FIG. 15 (a), the tip of the metal probe is brought close to the first main surface 11 of the cutting portion 3, and a predetermined amount is provided between the conductive film 42 (gold thin film) and the metal probe. voltage is applied to the, in a microscopic region closer to the tip of the metal probe, to reverse the direction of spontaneous polarization P S of the ferroelectric optical crystal. The domain-inverted region is uniformly formed from the −C surface 11 to the cutting surface 13 in a minute region where the tip of the metal probe is brought closer.

図12に示した周期分極反転構造を製作するためには、図15(b)にしめすような描画パターンを描けばよい。図15(b)の太線43を描く際に所定の電圧を印加し、細線44を描く際に所定の電圧を印加しない。切削加工部3が厚さ6μmのLN結晶からなる場合、印加電圧は−70〜−30Vである。これに対して、厚さ400μmのLN結晶からなるバルク基板(非加工部2)において自発分極Pの向きを反転させるために必要な印加電圧(反転しきい値電圧)は2400〜8000V程度である。このように、基板の薄板化によってスケーリング則にしたがった印加電圧の低減が可能となる。反転しきい値電圧は結晶の組成によって異なり、CLNの場合は8000V/400μmであり、SLNの場合は2400V/400μmである。 In order to manufacture the periodically poled structure shown in FIG. 12, a drawing pattern as shown in FIG. 15B may be drawn. A predetermined voltage is applied when the thick line 43 in FIG. 15B is drawn, and a predetermined voltage is not applied when the thin line 44 is drawn. When the cut portion 3 is made of an LN crystal having a thickness of 6 μm, the applied voltage is −70 to −30V. In contrast, the applied voltage (inversion threshold voltage) necessary to reverse the direction of spontaneous polarization P S in the bulk substrate made of LN crystal thickness 400 [mu] m (non-processing unit 2) is about 2400~8000V is there. In this manner, the applied voltage can be reduced according to the scaling law by thinning the substrate. The inversion threshold voltage varies depending on the crystal composition, and is 8000 V / 400 μm for CLN and 2400 V / 400 μm for SLN.

本発明者が行った実験例では、厚さ6μmのS−LN結晶からなる切削加工部3に、印加電圧−40V、スキャン速度10μm/s、描画パターンの間隔(太線43の間隔)1.5μmで描画した場合、0.75μm幅のライン状の分極反転(反転幅と非反転幅は同じである)に成功している。この時の第1の主表面(−C面)11と切削面(+C面)13における分極反転パターンを比較したところ高い精度で一致しており、−C面から+C面に渡って均一なパターンの分極反転が可能であることも分った。分極反転幅と非反転幅の比が1:1であり、分極反転幅及び非反転幅がコヒーレント長lcに等しい場合、変換効率が最も高くなる。   In the experimental example conducted by the present inventor, an applied voltage of −40 V, a scanning speed of 10 μm / s, and a drawing pattern interval (interval between bold lines 43) of 1.5 μm are applied to the cutting portion 3 made of S-LN crystal having a thickness of 6 μm. In the case of drawing with, the line-shaped polarization inversion of 0.75 μm width (the inversion width and the non-inversion width are the same) has been succeeded. When the polarization inversion patterns on the first main surface (-C surface) 11 and the cutting surface (+ C surface) 13 at this time are compared, they match with high accuracy and are uniform patterns from the -C surface to the + C surface. It was also found that the polarization inversion is possible. When the ratio of the polarization inversion width to the non-inversion width is 1: 1 and the polarization inversion width and the non-inversion width are equal to the coherent length lc, the conversion efficiency is the highest.

ここで、「コヒーレント長(lc)」について説明する。図12に示したように、入射光46として基本波を光導波路39に入射すると、出射光47として基本波の半波長(2ω)の第二高調波(SH波)が得られる。コヒーレント長(lc)は、(1)式から得られる。ここで、kω:基本波の波数、k2ω:SH波の波数、λ0 ω:真空中における基本波の波長、n ω及びn 2ωはそれぞれ基本波及びSH波の異常光線の屈折率である。 Here, the “coherent length (lc)” will be described. As shown in FIG. 12, when a fundamental wave is incident on the optical waveguide 39 as the incident light 46, a second harmonic (SH wave) having a half wavelength (2ω) of the fundamental wave is obtained as the emitted light 47. The coherent length (lc) is obtained from equation (1). Here, k ω is the wave number of the fundamental wave, k 2ω is the wave number of the SH wave, λ 0 ω is the wavelength of the fundamental wave in vacuum, and n e ω and n e are the refractions of the extraordinary rays of the fundamental wave and the SH wave, respectively. Rate.

Figure 2009175385

図21は、LN結晶における屈折率の波長分散曲線を示す。(1)式及び図21からコヒーレント長を求めることが出来る。LN結晶及びLT結晶におけるSH波とコヒーレント長lcとの関係を図22(a)および図22(b)に示す。SH波の波長が短くなるにしたがって、コヒーレント長lcも短くなり、短波長のSH波を出力するには微小周期の分極反転構造が必要となることが分る。
Figure 2009175385

FIG. 21 shows a wavelength dispersion curve of the refractive index in the LN crystal. The coherent length can be obtained from the equation (1) and FIG. 22A and 22B show the relationship between the SH wave and the coherent length lc in the LN crystal and the LT crystal. As the wavelength of the SH wave is shortened, the coherent length lc is also shortened, and it is understood that a domain-inverted structure with a minute period is required to output a short-wavelength SH wave.

以上説明したように、自発分極Ps方向に垂直な第1の主表面11及び切削面13を有する切削加工部3の板厚が極めて薄く形成されているため、図1及び図2のテラス状薄板基板1を用いて擬似位相整合第二高調波発生デバイスを作製することにより微細な周期分極反転構造が得られる。よって、コヒーレント長lcの短い短波長のSH波を出力するQPM−SHGデバイスが得られる。AFMを用いてライン状の周期分極反転パターンを描画することにより、簡便且つ低コストな方法で微細な周期分極反転構造が得られる。したがって、高効率青色コヒーレント光源となるQPM−SHGデバイスの小型化・高性能化が実現される。   As described above, since the plate thickness of the cutting portion 3 having the first main surface 11 and the cutting surface 13 perpendicular to the spontaneous polarization Ps direction is formed extremely thin, the terrace-like thin plate of FIGS. By producing a quasi phase matching second harmonic generation device using the substrate 1, a fine periodic polarization inversion structure can be obtained. Therefore, a QPM-SHG device that outputs a short-wave SH wave having a short coherent length lc is obtained. By drawing a line-shaped periodic polarization reversal pattern using AFM, a fine periodic polarization reversal structure can be obtained by a simple and low-cost method. Accordingly, the QPM-SHG device that is a highly efficient blue coherent light source can be reduced in size and performance.

また、切削加工部3の板厚を薄く形成することにより、光導波路39を、−C面(第1の主表面)11から切削面13に渡って形成することができる。これにより、光導波路39の+Z方向及び−Z方向の境界面はともに空気に接することになるため、光導波路39内から光が逃げるカットオフという現象を抑制し、光導波路39を伝搬する光の伝搬効率を向上させることができる。更に、基板と空気との屈折率差が大きいので、基本波とSH波の導波モードのマッチングが良くなるのでSHGの変換効率が向上する。光導波路39の+Y方向及び−Y方向の側面を切削することにより、光導波路39の上下左右方向の境界面を総て空気に接するようにすることができ、更に光の伝搬効率が向上し、SHGデバイスの変換効率が向上する。   In addition, the optical waveguide 39 can be formed from the −C plane (first main surface) 11 to the cutting plane 13 by forming the cutting portion 3 to be thin. As a result, both the + Z-direction and −Z-direction boundary surfaces of the optical waveguide 39 are in contact with air, so that the phenomenon of cut-off in which light escapes from the optical waveguide 39 is suppressed, and the light propagating through the optical waveguide 39 is suppressed. Propagation efficiency can be improved. Furthermore, since the refractive index difference between the substrate and air is large, the matching between the fundamental wave and the SH wave guided modes is improved, so that the SHG conversion efficiency is improved. By cutting the side surfaces in the + Y direction and the −Y direction of the optical waveguide 39, the boundary surfaces in the vertical and horizontal directions of the optical waveguide 39 can be all in contact with air, and the light propagation efficiency is further improved. The conversion efficiency of the SHG device is improved.

自発分極方向に垂直な第1の主表面11及び切削面13を有する切削加工部3の板厚が極めて薄く形成されているため、スケーリング則にしたがって微小な印加電圧によって微細な分極反転構造を容易に形成することができる。   Since the thickness of the cutting portion 3 having the first main surface 11 and the cutting surface 13 perpendicular to the spontaneous polarization direction is formed extremely thin, a minute polarization reversal structure can be easily formed by a minute applied voltage according to the scaling law. Can be formed.

所定の電圧を印加した状態で、金属探針を切削加工部3の第1の主表面11上で走査することにより、走査パターンにしたがった分極反転構造を形成することができる。よって、図15(b)に示すように所定の間隔をおいてライン状に金属探針を走査することにより、微細な周期分極反転構造を容易に形成することができる。
(第3の実施の形態)
図16は、本発明の第3の実施の形態に係わる分極反転構造の一例として、テラス状薄板基板1の切削加工部3に、微小分極反転ドットを高密度に書き込むことにより形成された高密度記録媒体を示す斜視図である。
By scanning the metal probe on the first main surface 11 of the cutting unit 3 with a predetermined voltage applied, a domain-inverted structure according to the scanning pattern can be formed. Therefore, as shown in FIG. 15B, a fine periodic domain-inverted structure can be easily formed by scanning the metal probe in a line at a predetermined interval.
(Third embodiment)
FIG. 16 shows a high density formed by writing minute polarization inversion dots at a high density on the cutting portion 3 of the terrace-shaped thin plate substrate 1 as an example of the domain inversion structure according to the third embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows a recording medium.

第3の実施の形態に係わる高密度記録媒体は、図1及び図2に示したテラス状薄板基板1の切削加工部3にドット状の微小な分極反転領域(ドットメモリ)51が高密度に書き込まれたメモリ装置である。ドットメモリ51は、テラス状薄板基板1の自発分極方向Psを反転させた分極反転領域(ドメイン)であって、複数のドットメモリ51が、行列状に一定の間隔で形成されている。自発分極方向Psが上向きか下向きかによって、1ビットの情報を記憶する。   In the high-density recording medium according to the third embodiment, dot-shaped minute domain-inverted regions (dot memory) 51 are formed at a high density in the cutting portion 3 of the terrace-shaped thin plate substrate 1 shown in FIGS. The memory device that has been written. The dot memory 51 is a polarization inversion region (domain) in which the spontaneous polarization direction Ps of the terrace-shaped thin plate substrate 1 is inverted, and a plurality of dot memories 51 are formed in a matrix at regular intervals. One-bit information is stored depending on whether the spontaneous polarization direction Ps is upward or downward.

この微小なドットメモリ51の分極反転方法(メモリ書き込み方法)としては、収束された電子ビーム52やレーザ光を切削加工部3に照射する方法や、前述したように、AFMなどを用いて局所的に電圧を印加する方法がある。また、メモリの読み出し方法としてはSNDMを用いる方法や圧電的に検出する方法がある。ここで、「圧電的に検出する方法」とは、テラス状薄板基板1の表裏面に形成した電極間に電圧を印加してドメインの反転を観察することにより、記憶情報を読み出す方法である。テラス状薄板基板1の表裏面に形成した電極間に交流電圧を印加すると、+信号で基板1は電界方向に縮み、−信号で伸びるので、ドメインが反転していると、基板1の伸縮がドメイン反転部で異なるので、AFMで記憶情報を検出することができる。なお、この方法によれば、50nmφ程度のドットサイズまで検出が可能となる。   As a method for reversing the polarization of the minute dot memory 51 (memory writing method), a focused electron beam 52 or laser light is irradiated onto the cutting unit 3 or, as described above, locally using an AFM or the like. There is a method of applying a voltage to the above. As a memory reading method, there are a method using SNDM and a piezoelectric detection method. Here, the “piezoelectric detection method” is a method of reading stored information by applying a voltage between electrodes formed on the front and back surfaces of the terrace-shaped thin plate substrate 1 and observing domain inversion. When an AC voltage is applied between the electrodes formed on the front and back surfaces of the terrace-shaped thin plate substrate 1, the substrate 1 contracts in the direction of the electric field by a + signal and extends by a-signal. Therefore, if the domain is reversed, the substrate 1 expands and contracts. Since the domain inversion unit is different, the stored information can be detected by the AFM. According to this method, it is possible to detect a dot size of about 50 nmφ.

切削加工部3の板厚を1μmで作製した場合、1つのドットメモリ51の径は約3nmφに形成することができる。これにより、例えば、10nmピッチでドットメモリ51を形成した場合、1cm角の領域に10×10個のドットメモリ51を形成することが出来るので、1Tビット/cmの高密度記録媒体を作製することができる。 When the thickness of the cutting portion 3 is 1 μm, the diameter of one dot memory 51 can be formed to about 3 nmφ. Accordingly, for example, when the dot memory 51 is formed at a pitch of 10 nm, 10 6 × 10 6 dot memories 51 can be formed in a 1 cm square region, so that a high-density recording medium of 1 Tbit / cm 2 can be obtained. Can be produced.

LN結晶やLT結晶などの強誘電性光学結晶は、外部磁場や電場により影響を受けにくく、600℃程度の高温においても分極構造は安定している等、耐環境性が強い。よって、長期間に渡って安定して情報を記憶することができる。
(第4の実施の形態)
図17は、本発明の第4の実施の形態に係わる分極反転構造の一例として、テラス状薄板基板1の切削加工部3に、微小なドット状のエッチングホール53を形成することにより作製されたフォトニック結晶を示す斜視図である。
Ferroelectric optical crystals such as LN crystal and LT crystal are not easily affected by an external magnetic field or electric field, and have a high environmental resistance such as a stable polarization structure even at a high temperature of about 600 ° C. Therefore, information can be stored stably over a long period of time.
(Fourth embodiment)
FIG. 17 was produced by forming minute dot-shaped etching holes 53 in the cutting portion 3 of the terrace-shaped thin plate substrate 1 as an example of the domain-inverted structure according to the fourth embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows a photonic crystal.

第4の実施の形態に係わるフォトニック結晶は、テラス状薄板基板1の切削加工部3に、微小なドット状のエッチングホール53が六角形状を形成するように配列して形成されている。エッチングホール53の径は、伝搬させる光の波長によって異なるが、例えばλ=1.5μmの赤外光に対しては約400nmφである。図17に示すように、エッチングホール53によって囲まれた光導波路がX方向に沿って形成されており、光導波路にはエッチングホール53は形成されていない。   The photonic crystal according to the fourth embodiment is formed by arranging minute dot-shaped etching holes 53 in the cutting portion 3 of the terrace-shaped thin plate substrate 1 so as to form a hexagonal shape. The diameter of the etching hole 53 varies depending on the wavelength of light to propagate, but is about 400 nmφ for infrared light with λ = 1.5 μm, for example. As shown in FIG. 17, the optical waveguide surrounded by the etching hole 53 is formed along the X direction, and the etching hole 53 is not formed in the optical waveguide.

スラブ状光導波路に入射する光は切削加工部3内を+X方向に進む。エッチングホール53は入射光に対してブラッグ反射鏡として機能する。よって、入射光は、光導波路内においてエッチングホール53により反射され、光の相互作用が強い状態となり、結晶内における光の波長が短く(最大1/100程度)なる。入射した光は、結晶内でスローウェーブとなり、切削加工部3に形成される光導波路の長さ(〜10mm)は、入射光から見て長く(100倍程度)なる。これにより、光導波路の材料定数を実効的に大きくすることが出来る。   The light incident on the slab optical waveguide travels in the + X direction in the cutting portion 3. The etching hole 53 functions as a Bragg reflector for incident light. Therefore, the incident light is reflected by the etching hole 53 in the optical waveguide, the light interaction is strong, and the wavelength of the light in the crystal is short (up to about 1/100). The incident light becomes a slow wave in the crystal, and the length (˜10 mm) of the optical waveguide formed in the cutting portion 3 becomes long (about 100 times) when viewed from the incident light. Thereby, the material constant of the optical waveguide can be effectively increased.

スラブ状光導波路において、上下方向(Z方向)は光の閉じ込めがあるが、横方向(Y方向)には光の閉じ込めがないので、光導波はされないが、エッチングホールのためブラッグ反射が生じて結果として横方向(Y方向)に光が閉じ込められる。スラブ状光導波路を伝搬する光の波長は、切削加工部3に同じように形成された3次元光導波路を伝搬する光の波長の1/10〜1/100程度に短くなる。   In the slab optical waveguide, there is light confinement in the vertical direction (Z direction), but there is no light confinement in the horizontal direction (Y direction), so optical waveguide is not performed, but Bragg reflection occurs due to etching holes. As a result, light is confined in the lateral direction (Y direction). The wavelength of light propagating through the slab optical waveguide is shortened to about 1/10 to 1/100 of the wavelength of light propagating through the three-dimensional optical waveguide formed in the same manner in the cutting portion 3.

フォトニック結晶の形成方法としては、エッチングホール53を形成したい領域のLN結晶を分極反転させ、−C面に対するエッチングレートが高いフッ硝酸を用いて、第1の主表面11又は切削面13をエッチングすることにより、分極反転領域にエッチングホール53を形成することができる。なお、分極反転方法は、前述したように、収束された電子ビームやレーザ光を切削加工部3に照射する方法や、AFMなどを用いて局所的に電圧を印加する方法がある。
(第5の実施の形態)
図18は、本発明の第5の実施の形態に係わる分極反転構造の一例として、テラス状薄板基板1の切削加工部3に、微小なドット状のエッチングホール53bを形成することにより作製されたファブリペロー共振器を示す斜視図である。図18には、テラス状薄板基板1のうち切削加工部3を部分的に示しているが、実際のデバイスは、図16や図17に示したように、非加工部2と切削加工部3が一体と成った状態で作製される。
As a photonic crystal formation method, the first main surface 11 or the cut surface 13 is etched using a nitric acid having a high etching rate with respect to the -C plane by reversing the polarization of the LN crystal in a region where the etching hole 53 is to be formed. As a result, the etching hole 53 can be formed in the domain-inverted region. As described above, the polarization inversion method includes a method of irradiating the cutting part 3 with a converged electron beam or laser light, or a method of locally applying a voltage using AFM or the like.
(Fifth embodiment)
FIG. 18 is produced by forming minute dot-like etching holes 53b in the cutting portion 3 of the terrace-like thin plate substrate 1 as an example of the domain-inverted structure according to the fifth embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows a Fabry-Perot resonator. FIG. 18 partially shows the cutting portion 3 of the terrace-shaped thin plate substrate 1, but the actual device has a non-processing portion 2 and a cutting portion 3 as shown in FIGS. 16 and 17. Is produced in a state of being integrated.

第5の実施の形態に係わるファブリペロー共振器は、図17のフォトニック結晶と同様にして、切削加工部3内の光導波路39cとなる領域の周囲を複数のエッチングホール53bで囲む。エッチングホール53bは、光の反射鏡として機能するため、光導波路39cの一端に入力された入射光56はエッチングホール53bにおいて反射され、エッチングホール53bで囲まれた光導波路39cを伝搬する。この部分にNdなどのドーパントを拡散しておくと光増幅効果が起こる。光導波路39cの途中において、エッチングホールからなる反射ミラー55が対向して2枚形成されている。対向する2つの反射ミラー55の間に光は閉じ込められてレーザ発振を起す。レーザ光は、出射光57として出力される。このように、通常は、劈開、研磨、エッチングなどにより形成される高反射率の鏡を、エッチングホール53cを用いた反射ミラー55として形成する。
(第6の実施の形態)
図19は、第6の実施の形態に係わるSHG光変調器を示す断面図である。光変調器では、クラッド62で覆われたコア61内を光が伝搬する光ファイバ63の一部分を削り取り、光の伝搬軸上にQPM−SHGデバイス64が挿入されている。更に、図示は省略するが、QPM−SHGデバイス64の表裏面には電極が形成され、QPM−SHGデバイス64の光導波路に、分極方向と同じ向きに電界を印加することができる。印加電圧に応じて、強誘電性光学結晶の屈折率が変化するため、実効的な分極反転構造の周期が変化し、擬似位相整合波長を調整することができる。よって、電圧を印加することで位相整合条件が崩れて、光の変換効率が変化する。それによって、基本波の入力を一定に維持したままで、SH波の出力を制御することができる。
(第7の実施の形態)
図20は、第7の実施の形態に係わる光変調器を示す斜視図である。図20(a)は、マッハツェンダー(MZ)型光変調器の実施図である。テラス基板3上に対向して2つのY分岐導波路が形成されており、Y分岐の2本のアームをつなぐ直線部分にはエッチングホールからなるフォトニック結晶が形成されており、光の伝搬部分はホールが形成されていない。アームの一方の領域には分極反転領域(ドメイン反転領域)が形成されている。図20(a)では省略してあるが、テラス基板3の上面11と下面13には電極が形成されている。上下の電極に電圧を印加するとアーム部では、一方の屈折率が増減すると他方は減増するので、伝搬光の速度が異なり、出口のY分岐で合波されると出射光はオン−オフして光変調動作を行う。この際、アーム部の光の伝搬速度はフォトニック結晶の作用で1/10〜1/100のスローウェーブとなっているので、従来の1/10〜1/100の長さで同じ特性が得られる。従って、この光変調器は、第6の実施の形態で述べたファイバー埋め込み型も可能である。
The Fabry-Perot resonator according to the fifth embodiment surrounds the area to be the optical waveguide 39c in the cutting portion 3 with a plurality of etching holes 53b in the same manner as the photonic crystal of FIG. Since the etching hole 53b functions as a light reflecting mirror, the incident light 56 input to one end of the optical waveguide 39c is reflected by the etching hole 53b and propagates through the optical waveguide 39c surrounded by the etching hole 53b. If a dopant such as Nd is diffused in this portion, an optical amplification effect occurs. In the middle of the optical waveguide 39c, two reflection mirrors 55 made of etching holes are formed facing each other. Light is confined between the two reflecting mirrors 55 facing each other to cause laser oscillation. The laser light is output as outgoing light 57. As described above, a high-reflectance mirror that is usually formed by cleavage, polishing, etching, or the like is formed as the reflection mirror 55 using the etching hole 53c.
(Sixth embodiment)
FIG. 19 is a cross-sectional view showing an SHG optical modulator according to the sixth embodiment. In the optical modulator, a part of the optical fiber 63 in which light propagates in the core 61 covered with the clad 62 is cut off, and a QPM-SHG device 64 is inserted on the light propagation axis. Furthermore, although illustration is omitted, electrodes are formed on the front and back surfaces of the QPM-SHG device 64, and an electric field can be applied to the optical waveguide of the QPM-SHG device 64 in the same direction as the polarization direction. Since the refractive index of the ferroelectric optical crystal changes according to the applied voltage, the effective period of the domain-inverted structure changes, and the quasi phase matching wavelength can be adjusted. Therefore, by applying a voltage, the phase matching condition collapses and the light conversion efficiency changes. Thereby, the output of the SH wave can be controlled while keeping the input of the fundamental wave constant.
(Seventh embodiment)
FIG. 20 is a perspective view showing an optical modulator according to the seventh embodiment. FIG. 20A is an implementation diagram of a Mach-Zehnder (MZ) type optical modulator. Two Y-branch waveguides are formed on the terrace substrate 3 so as to oppose each other, and a photonic crystal composed of an etching hole is formed on a straight line connecting the two arms of the Y-branch. Has no holes. A polarization inversion region (domain inversion region) is formed in one region of the arm. Although omitted in FIG. 20A, electrodes are formed on the upper surface 11 and the lower surface 13 of the terrace substrate 3. When a voltage is applied to the upper and lower electrodes, in the arm part, when one refractive index increases or decreases, the other decreases, so the speed of propagating light is different, and when combined at the Y branch at the exit, the emitted light turns on and off. To perform optical modulation. At this time, the light propagation speed of the arm portion is a slow wave of 1/10 to 1/100 due to the action of the photonic crystal, so the same characteristics can be obtained with a conventional length of 1/10 to 1/100. It is done. Therefore, this optical modulator can be the fiber embedded type described in the sixth embodiment.

図20(b)は、図20(a)と同様の構成の光変調器の斜視図であるが、アーム部の一方に分極反転領域がないこと、電極が上部11の側のみについていることが異なる。図20(a)の実施例に比べて動作電圧(オン−オフに要する電圧)が若干高くなるが、従来に比べて、素子長が1/10〜1/100なので、ファイバー埋め込みが可能である。   FIG. 20B is a perspective view of an optical modulator having the same configuration as that of FIG. 20A, but there is no polarization inversion region on one side of the arm part, and the electrode is only on the upper part 11 side. Different. The operating voltage (voltage required for on-off) is slightly higher than that of the embodiment of FIG. 20A, but the fiber length can be embedded because the element length is 1/10 to 1/100 as compared with the prior art. .

図20(c)はファブリーペロー(FP)共振器型光変調器である。図20(c)では省略してあるが、テラス基板3の上部11及び下部13の面に電極がついている。電圧を印加するとFP共振器部分の屈折率が変化し、共振波長が変化するので、一定波長の入力光を入れると出射端から変調された光信号が現れる。この素子長は極めて短くすることが可能であり、ファイバー埋め込み型の小型・高性能光変調器を実現することができる。   FIG. 20C shows a Fabry-Perot (FP) resonator type optical modulator. Although omitted in FIG. 20 (c), electrodes are attached to the surfaces of the upper part 11 and the lower part 13 of the terrace substrate 3. When a voltage is applied, the refractive index of the FP resonator portion changes and the resonance wavelength changes. Therefore, when input light having a constant wavelength is input, an optical signal modulated from the output end appears. This element length can be made extremely short, and a fiber-embedded compact and high-performance optical modulator can be realized.

上記のように、本発明は、6つの実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。   As described above, the present invention has been described with reference to six embodiments. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

例えば、図2では、第1の主表面を−C面とし、第2の主表面及び切削面13を+C面とするテラス状薄板基板1について説明したが、これを逆にして、第1の主表面を+C面とし、第2の主表面及び切削面13を−C面とするテラス状薄板基板を作製しても構わない。   For example, in FIG. 2, the terrace-shaped thin plate substrate 1 in which the first main surface is the −C plane and the second main surface and the cutting surface 13 is the + C plane has been described. A terrace-shaped thin plate substrate having the main surface as the + C plane and the second main surface and the cutting surface 13 as the −C plane may be manufactured.

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。   Thus, it should be understood that the present invention includes various embodiments and the like not described herein. Therefore, the present invention is limited only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from this disclosure.

本発明の第1の実施の形態に係わるテラス状薄板基板の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the terrace-shaped thin plate board | substrate concerning the 1st Embodiment of this invention. 図1の点線5で囲んだ切削加工部3の一部分を拡大した斜視図である。It is the perspective view which expanded a part of cutting part 3 enclosed with the dotted line 5 of FIG. 図1及び図2に示したテラス状薄板基板1の作製方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the preparation methods of the terrace-shaped thin board | substrate 1 shown in FIG.1 and FIG.2. 図4(a)及び図4(b)は、図3のステップS01(結晶切断)を説明する図である。FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining step S01 (crystal cutting) in FIG. 図3のステップS03(電極付)を説明する図である。It is a figure explaining step S03 (with an electrode) of FIG. 図3のステップS04(表面保護)を説明する図である。It is a figure explaining step S04 (surface protection) of FIG. 図3のステップS05(マウント)を説明する図である。It is a figure explaining step S05 (mounting) of FIG. 図3のステップS07(チッピング除去)を説明する図である。It is a figure explaining step S07 (chipping removal) of FIG. 図3のステップS08(テラス加工)を説明する図である。It is a figure explaining step S08 (terrace processing) of FIG. 図3のステップS09(寸法測定)を説明する図である。It is a figure explaining step S09 (dimension measurement) of FIG. 図11(a)はダイサーを用いたリッジ加工法を示す断面図であり、図11(b)は図11(a)のリッジ加工法により作製された基板の薄板(リッジ)部分の様子を示す斜視図である。図11(c)は本発明の第1の実施の形態におけるテラス加工を示す断面図である。11A is a cross-sectional view showing a ridge processing method using a dicer, and FIG. 11B shows a state of a thin plate (ridge) portion of a substrate manufactured by the ridge processing method of FIG. 11A. It is a perspective view. FIG.11 (c) is sectional drawing which shows the terrace process in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係わるテラス状薄板基板1の切削加工部3に形成されたQPM−SHGデバイスの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the QPM-SHG device formed in the cutting part 3 of the terrace-shaped thin board | substrate 1 concerning the 2nd Embodiment of this invention. 図12に示したQPM−SHGデバイスの作製方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the manufacturing method of the QPM-SHG device shown in FIG. 図13のステップS21(マウント)を説明する図である。It is a figure explaining step S21 (mount) of FIG. 図15(a)は、図13のステップS22(描画)を説明する図であり、図15(b)は、ステップS22(描画)における描画パターンの一例を示す図である。FIG. 15A is a diagram illustrating step S22 (drawing) in FIG. 13, and FIG. 15B is a diagram illustrating an example of a drawing pattern in step S22 (drawing). 本発明の第3の実施の形態に係わる分極反転構造の一例として、テラス状薄板基板1の切削加工部3に、微小分極反転ドットを高密度に書き込むことにより形成された高密度記録媒体を示す斜視図である。As an example of the domain-inverted structure according to the third embodiment of the present invention, a high-density recording medium formed by writing minute domain-inverted dots at high density on the cutting portion 3 of the terrace-shaped thin plate substrate 1 is shown. It is a perspective view. 本発明の第4の実施の形態に係わる分極反転構造の一例として、テラス状薄板基板1の切削加工部3に、微小なドット状のエッチングホール53を形成することにより作製されたフォトニック結晶を示す斜視図である。As an example of the domain-inverted structure according to the fourth embodiment of the present invention, a photonic crystal produced by forming minute dot-shaped etching holes 53 in the cutting portion 3 of the terrace-like thin plate substrate 1 is shown. It is a perspective view shown. 本発明の第5の実施の形態に係わる分極反転構造の一例として、テラス状薄板基板1の切削加工部3に、微小なドット状のエッチングホール53を形成することにより作製されたファブリペロー共振器を示す斜視図である。As an example of the domain-inverted structure according to the fifth embodiment of the present invention, a Fabry-Perot resonator manufactured by forming minute dot-shaped etching holes 53 in the cutting portion 3 of the terrace-shaped thin plate substrate 1. FIG. 第6の実施の形態に係わる、光ファイバ内にQPM−SHGデバイスを挿入されたSHG光変調器を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the SHG optical modulator by which the QPM-SHG device was inserted in the optical fiber concerning 6th Embodiment. 図20(a)はMZ光変調器(上下電極構成)を示す斜視図であり、図20(b)はMZ光変調器(上部電極構成)を示す斜視図であり、図20(c)はFP共振器型光変調器を示す斜視図である。20A is a perspective view showing an MZ optical modulator (upper and lower electrode configuration), FIG. 20B is a perspective view showing an MZ optical modulator (upper electrode configuration), and FIG. It is a perspective view which shows an FP resonator type | mold optical modulator. LN結晶における屈折率の波長分散曲線を示す。The wavelength dispersion curve of the refractive index in a LN crystal is shown. 図22(a)および図22(b)は、LN結晶及びLT結晶におけるSH波とコヒーレント長lcとの関係を示すグラフである。FIG. 22A and FIG. 22B are graphs showing the relationship between the SH wave and the coherent length lc in the LN crystal and the LT crystal. 従来技術に係わるQPM−SHGデバイスの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the QPM-SHG device concerning a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

lc…コヒーレント長
1…テラス状薄板基板
2…非加工部
3…切削加工部
4…角落とし部
5…点線
11…第1の主表面(−C面)
12…第2の主表面(+C面)
13、13b…切削面
14…段差面
15…湾曲部
21…ウェハ
22、23…切り込み線
24…台座
25…シリンジ
26…フィルタ
27…スピナー
28…ホットプレート
29…ソーダガラス板(台座)
30a、30b…治具
31…短冊状基板
32…極薄外周刃
33…チッピング
34…側面
36…ステージ
37…LN結晶基板
38…リッジ
39、39c、39d…光導波路
40a、40b…溝
41a〜41g…非分極反転層
42…導電膜
43…太線
44…細線
45a〜45g…分極反転層
46、56…入射光
47、57…出射光
48…ステージ
51…ドットメモリ(分極反転領域)
52…電子ビーム
53、53b、53c…エッチングホール
55…反射ミラー
61…コア
62…クラッド
63…光ファイバ
64…SHGデバイス
lc ... Coherent length 1 ... Terrace-shaped thin plate substrate 2 ... Non-processed part 3 ... Cutting process part 4 ... Corner drop part 5 ... Dotted line 11 ... 1st main surface (-C surface)
12 ... 2nd main surface (+ C surface)
13, 13b ... Cutting surface 14 ... Step surface 15 ... Curved portion 21 ... Wafer 22, 23 ... Cut line 24 ... Base 25 ... Syringe 26 ... Filter 27 ... Spinner 28 ... Hot plate 29 ... Soda glass plate (base)
30a, 30b ... jig 31 ... strip substrate 32 ... ultra-thin outer peripheral edge 33 ... chipping 34 ... side 36 ... stage 37 ... LN crystal substrate 38 ... ridge 39, 39c, 39d ... optical waveguide 40a, 40b ... groove 41a-41g ... non-polarization inversion layer 42 ... conductive film 43 ... thick line 44 ... thin wire 45a to 45g ... polarization inversion layer 46, 56 ... incident light 47, 57 ... outgoing light 48 ... stage 51 ... dot memory (polarization inversion region)
52 ... Electron beam 53, 53b, 53c ... Etching hole 55 ... Reflection mirror 61 ... Core 62 ... Cladding 63 ... Optical fiber 64 ... SHG device

Claims (13)

分極反転構造を有するデバイスを作製するために用いる、自発分極の方向に垂直な面を第1の主表面とする強誘電性光学結晶基板であって、
前記第1の主表面と当該第1の主表面に対向する第2の主表面とを有する非加工部と、
前記強誘電性光学結晶基板の外周に配置された、前記第1の主表面と前記第1の主表面に対向する切削面とを有する切削加工部を備え、
前記第1の主表面と前記切削面との距離は、前記第1の主表面と前記第2の主表面との距離よりも短いことを特徴とするテラス状薄板基板。
A ferroelectric optical crystal substrate having a first main surface that is a plane perpendicular to the direction of spontaneous polarization, used to produce a device having a domain-inverted structure,
A non-processed portion having the first main surface and a second main surface opposite to the first main surface;
A cutting portion disposed on the outer periphery of the ferroelectric optical crystal substrate, the cutting portion having the first main surface and a cutting surface facing the first main surface;
A terrace-shaped thin plate substrate, wherein a distance between the first main surface and the cutting surface is shorter than a distance between the first main surface and the second main surface.
前記切削加工部と前記非加工部の境界部分において、前記切削面は、第2の主表面に向かって湾曲し、第2の主表面に交わっていることを特徴とする請求項1記載のテラス状薄板基板。   2. The terrace according to claim 1, wherein the cutting surface is curved toward the second main surface and intersects the second main surface at a boundary portion between the cutting portion and the non-processing portion. Thin plate substrate. 高速回転するスピンドルの先端に取り付けられた極薄外周刃により被加工物の一部を削り取る装置を用いて、自発分極の方向に垂直な面を第1の主表面とする強誘電性光学結晶基板を切削加工することにより、前記第1の主表面と当該第1の主表面に対向する第2の主表面とを有する非加工部と、前記強誘電性光学結晶基板の外周に配置された、前記第1の主表面と前記第1の主表面に対向する切削面とを有する切削加工部を備えるテラス状薄板基板を作製する方法であって、
前記極薄外周刃の径方向に対して前記第1の主表面が平行になるように、前記装置に対して前記強誘電性光学結晶基板を設置する第1のステップと、
前記第1の主表面と前記第1の主表面に対向する第2の主表面とを接続する前記強誘電性光学結晶基板の側面に前記極薄外周刃を押し当てて前記強誘電性光学結晶基板の一部を削り取る第2のステップとを有し、
前記第2のステップでは、先ず、前記第2の主表面側の側面端部に前記極薄外周刃を押し当てて前記第2の主表面を含む表層部分を削り取し、これにより形成された切削面側の側面端部に前記極薄外周刃を押し当てて前記切削面を含む表層部分を削り取る作業を繰り返し実施することにより、前記第1の主表面と前記切削面の距離を短くする切削加工部の薄板化を行う
ことを特徴とするテラス状薄板基板の作製方法。
A ferroelectric optical crystal substrate whose first main surface is a plane perpendicular to the direction of spontaneous polarization using a device that scrapes off a part of the workpiece with an ultra-thin outer peripheral blade attached to the tip of a spindle that rotates at high speed. Is disposed on the outer periphery of the ferroelectric optical crystal substrate, and a non-processed portion having the first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, A method of producing a terrace-shaped thin plate substrate comprising a cutting portion having the first main surface and a cutting surface facing the first main surface,
A first step of installing the ferroelectric optical crystal substrate on the apparatus so that the first main surface is parallel to the radial direction of the ultra-thin outer peripheral blade;
The ferroelectric optical crystal is formed by pressing the ultra-thin outer peripheral blade against a side surface of the ferroelectric optical crystal substrate that connects the first main surface and the second main surface facing the first main surface. A second step of scraping a part of the substrate,
In the second step, first, the surface portion including the second main surface is scraped off by pressing the ultra-thin outer peripheral blade against the side end portion on the second main surface side. Cutting that shortens the distance between the first main surface and the cutting surface by repeatedly performing an operation of pressing the ultra-thin outer peripheral blade against the side surface end on the cutting surface side and scraping off the surface layer portion including the cutting surface. A method for producing a terrace-like thin plate substrate, comprising thinning a processed portion.
前記切削面を含む表層部分を削り取る作業は、複数回に分けて行うことを特徴とする請求項3記載のテラス状薄板基板の作製方法。   4. The method for producing a terrace-shaped thin plate substrate according to claim 3, wherein the operation of scraping the surface layer portion including the cutting surface is performed in a plurality of times. 請求項1又は2記載のテラス状薄板基板を用いた擬似位相整合第二高調波発生デバイスであって、
前記切削加工部に形成された光導波路と、
前記光導波路に沿って、自発分極方向が反転された分極反転層と、自発分極方向が反転されずに前記テラス状薄板基板の自発分極方向のままである非分極反転層とが交互に形成された周期分極反転構造とを備え、
前記分極反転層及び前記非分極反転層の光導波路に沿った長さは、それぞれコヒーレント長である
ことを特徴とする擬似位相整合第二高調波発生デバイス。
A quasi-phase matched second harmonic generation device using the terrace-shaped thin plate substrate according to claim 1 or 2,
An optical waveguide formed in the cutting portion;
Along the optical waveguide, a polarization inversion layer in which the spontaneous polarization direction is inverted and a non-polarization inversion layer in which the spontaneous polarization direction is not inverted and remains in the spontaneous polarization direction of the terrace-shaped thin plate substrate are alternately formed. Periodic polarization reversal structure
The length along the optical waveguide of the polarization inversion layer and the non-polarization inversion layer is a coherent length, respectively.
前記光導波路は、前記第1の主表面から前記切削面に渡って形成されていることを特徴とする請求項5記載の擬似位相整合第二高調波発生デバイス。   6. The quasi phase matching second harmonic generation device according to claim 5, wherein the optical waveguide is formed from the first main surface to the cutting surface. 請求項1又は2記載のテラス状薄板基板を用いた高密度記録媒体であって、
前記切削加工部に、自発分極方向が反転されたドット状の分極反転領域が行列状に一定の間隔で形成され、前記行列状の各領域における自発分極方向が上向きか下向きかによって1ビットの情報を記憶する
ことを特徴とする高密度記録媒体。
A high-density recording medium using the terrace-shaped thin plate substrate according to claim 1 or 2,
In the cutting portion, dot-like domain-inverted regions in which the spontaneous polarization direction is inverted are formed in a matrix at regular intervals, and 1-bit information depending on whether the spontaneous polarization direction in each of the matrix regions is upward or downward. A high-density recording medium characterized by storing
請求項1又は2記載のテラス状薄板基板を用いたレーザであって、
前記切削加工部に形成された複数のドット状のエッチングホールと、
前記複数のドット状のエッチングホールにより囲まれた光導波路と、
光導波路の途中において対向して形成された、ドット状のエッチングホールからなる2つの反射ミラーと、
前記対向する2つの反射ミラーの間に閉じ込められた光を増幅して発振する手段と
を備えることを特徴とするレーザ。
A laser using the terrace-shaped thin plate substrate according to claim 1,
A plurality of dot-shaped etching holes formed in the cutting portion;
An optical waveguide surrounded by the plurality of dot-shaped etching holes;
Two reflecting mirrors made of dot-like etching holes formed opposite to each other in the middle of the optical waveguide;
Means for amplifying and oscillating light confined between the two opposing reflecting mirrors.
請求項1又は2記載のテラス状薄板基板を用いた光変調器であって、
前記切削加工部に対向して形成された2つのY分極導波路と、
前記2つのY分岐導波路のアームをつなぐ直線領域に形成された、複数のドット状のエッチングホールにより囲まれた光導波路と、
前記アームの一方の前記直線領域に形成された、当該直線領域に沿って自発分極方向が反転された分極反転層と自発分極方向が反転されずに前記テラス状薄板基板の自発分極方向のままである非分極反転層とが交互に形成された周期分極反転構造と、
前記切削加工部の少なくとも前記直線領域の前記第1の主表面及び切削面に形成された1対の電極と
を備えることを特徴とする光変調器。
An optical modulator using the terrace-shaped thin plate substrate according to claim 1 or 2,
Two Y-polarized waveguides formed to face the cut portion;
An optical waveguide formed in a linear region connecting the arms of the two Y-branch waveguides and surrounded by a plurality of dot-like etching holes;
The polarization inversion layer formed in one of the linear regions of the arm and having the spontaneous polarization direction inverted along the linear region and the spontaneous polarization direction of the terrace-shaped thin plate substrate remains unchanged. A periodically poled structure in which a certain non-polarized layer is alternately formed;
An optical modulator comprising: a pair of electrodes formed on at least the first main surface and the cutting surface of the linear region of the cutting portion.
請求項1又は2記載のテラス状薄板基板を用いた光変調器であって、
前記切削加工部に対向して形成された2つのY分極導波路と、
前記2つのY分岐導波路のアームをつなぐ直線領域に形成された、複数のドット状のエッチングホールにより囲まれた光導波路と、
前記切削加工部の少なくとも前記直線領域の前記第1の主表面に形成された電極と
を備えることを特徴とする光変調器。
An optical modulator using the terrace-shaped thin plate substrate according to claim 1 or 2,
Two Y-polarized waveguides formed to face the cut portion;
An optical waveguide formed in a linear region connecting the arms of the two Y-branch waveguides and surrounded by a plurality of dot-like etching holes;
An optical modulator comprising: an electrode formed on at least the first main surface of the linear region of the cutting portion.
請求項1又は2記載のテラス状薄板基板を用いた光変調器であって、
前記切削加工部に形成された複数のドット状のエッチングホールと、
前記複数のドット状のエッチングホールにより囲まれた光導波路と、
前記光導波路の途中において対向して形成された、ドット状のエッチングホールからなる2つの反射ミラーと、
少なくとも前記光導波路の前記2つの反射ミラーに挟まれた領域の前記第1の主表面及び切削面に形成された1対の電極と
を備えることを特徴とする光変調器。
An optical modulator using the terrace-shaped thin plate substrate according to claim 1 or 2,
A plurality of dot-shaped etching holes formed in the cutting portion;
An optical waveguide surrounded by the plurality of dot-shaped etching holes;
Two reflecting mirrors formed of dot-like etching holes formed opposite to each other in the middle of the optical waveguide;
An optical modulator comprising: a pair of electrodes formed on at least the first main surface and a cutting surface of a region sandwiched between the two reflecting mirrors of the optical waveguide.
前記請求項3又は4記載のテラス状薄板基板の作製方法により作製されたテラス状薄板基板に微小な分極反転領域を形成する分極反転方法であって、
前記テラス状薄板基板の切削面に導電膜を形成する第3のステップと、
前記切削加工部の第1の主表面に金属探針の先端を近づける第4のステップと、
前記導電膜と前記金属探針の間に所定の電圧を印加して、金属探針の先端を近づけた領域における前記強誘電性光学結晶の自発分極の向きを反転させる第5のステップ
とを備えることを特徴とするテラス状薄板基板の分極反転方法。
A polarization inversion method for forming a minute polarization inversion region on a terrace-shaped thin plate substrate produced by the method for producing a terrace-shaped thin plate substrate according to claim 3 or 4,
A third step of forming a conductive film on the cutting surface of the terrace-shaped thin plate substrate;
A fourth step of bringing the tip of the metal probe closer to the first main surface of the cutting portion;
A fifth step of applying a predetermined voltage between the conductive film and the metal probe to reverse the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric optical crystal in a region where the tip of the metal probe is brought close to A method for reversing the polarization of a terrace-shaped thin plate substrate.
前記第5のステップにおいて、所定の電圧を印加した状態で、前記金属探針を前記切削加工部の第1の主表面上で走査することを特徴とする請求項12記載のテラス状薄板基板の分極反転方法。   13. The terrace-shaped thin plate substrate according to claim 12, wherein in the fifth step, the metal probe is scanned on the first main surface of the cutting portion while a predetermined voltage is applied. Polarization reversal method.
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