JP3038955B2 - 強誘電体の分極反転構造の形成方法 - Google Patents
強誘電体の分極反転構造の形成方法Info
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Description
生素子、いわゆるSHG素子の作製に適用する強誘電体
の分極反転構造の形成方法に係わる。
SHG、光導波路型SHG、あるいは非線形光学結晶基
板上に線形の光導波路が形成されてなるチェレンコフ型
SHGにおいて、その非線形光学結晶すなわち強誘電体
の例えばLiNbO3 (LNという)に周期的分極(ド
メイン)反転構造を形成して擬似位相整合を行わしめて
SHG変換効率を高めるとか、チェレンコフ放射角の制
御を行わしめる。
しては、例えばTiを結晶表面から拡散させる方法(伊
藤弘昌、張英海、稲場文男、第49回応用物理学会講演
会予稿集919(1988))やLiO2 を外拡散する
方法(Jonas Webjoern,et al,I
EEE PHOTONICS TECHNOL. LE
TT.1,1989,PP316−318)が提案され
ている。しかしながらこれらの方法による場合、分極反
転部分の屈折率が変化したり、また分極反転形状の制御
性が劣化する(F.Laurell et al,In
tegrated Photonics Resear
ch,Tu12,1989)等の恐れがある。また、こ
れらの方法による場合、1000℃にも及ぶ高温で長時
間の熱処理を施すことから、光学特性に影響を来し、ま
た分極反転の幅、及びパターン形状と深さを独立に選定
することかができないことからその制御性に問題があ
る。
は、図11にその断面図を示すように、その分極反転部
2が強誘電体結晶1の厚さ(深さ)方向に漸次幅狭でか
つ比較的浅く形成されることから、この周期的分極反転
を形成して後、この形成面にプロトン交換等によって導
波路を形成した場合、擬似位相整合効果が不充分となっ
たり、不確実となったりする。
光学材料に照射して、所要のパターンの周期分極反転構
造を得る方法が提案されている (R.W.Keys,
A.Loni,B.J.Luff,P.D.Towns
end,他、Electronics Letters
1st Feburuary 1990Vol.26
No.3)。この方法による場合、LN基板の−c面
に、NiCr層及びAu層を所要のパターンに形成し、
これの上から電子ビームを照射するもので、この場合基
板を約580℃に加熱し、基板自体にそのc軸方向に1
0V/cmの電界をかけ、10keVのエネルギーで、
9mm2 に対して全ドーズ量1017、即ち約1016mm
-2の電子ビーム照射を行うものである。
基板全体を高温に加熱した状態で電圧印加を行うことか
ら非線形光学材料の特性に影響を及ぼすとか分極反転の
鮮明さに必ずしも充分満足できない。
平1−8271号特許出願及び特願平1−184362
号特許出願において、強誘電体材料の非線形光学材料に
対するドメイン制御方法を提案した。この方法は、シン
グルドメイン化された強誘電体材料を挟んでその相対向
する両主面に対向電極を配置または絶縁体を介して対向
配置し、両電極間に直流電圧を印加することによって強
誘電体を加熱することなく局部的に分極反転部を形成し
て周期ドメイン(分極)反転構造を得るものである。
り確実に強誘電体の光学特性に影響を与えることなく鮮
明なパターンをもって形成することができるようにす
る。
その模式的断面図を示すように、矢印aで分極方向を示
す単分域化された強誘電体結晶1上に、所要パターンの
局部的加熱を行う通電加熱体3を配置し、この通電加熱
体3に、所要の通電を行って強誘電体結晶1に所要のパ
ターンをもって急激な温度勾配を有する加熱部を形成し
て、矢印bで模式的に示すような分極反転部2生ぜしめ
る。
極反転を形成すべき位置のみを局部的に加熱するもので
あり、このようにすることによって図2にその温度分布
を示すように、結晶1の表面から内部に向かって急激に
温度が下がる局部的な温度勾配を生じさせ、これによっ
て焦電効果による電界を発生させるか、あるいは局部的
加熱による局部的抗電界の低下を生じさせて周囲の単分
域による漏洩磁界の影響によって分極の反転を生じさせ
るものである。
結晶1例えばLiNbO3 (LN)結晶による基板に所
要のパターンすなわち最終的に得る分極反転パターンに
応じたパターンの局部的加熱を行う。
面1aを構成する−Z面(−C面)上に、図3にその平
面図を示すように、強誘電体単結晶1の分極反転構造の
パターンに応じたパターンの通電加熱体3を被着形成す
る。
電体結晶1例えばLNと反応することがなく、所要の導
電性を有し、耐熱性を有する例えばMo、W層等より成
る細線状体が、目的とする擬似位相整合の分極反転構造
のピッチ及び幅に応じて所定のピッチ及び幅をもって平
行配列されて成る。これら細線状体は各両端がそれぞれ
連結部3B及び3Cによって相互に連結され、これら連
結部3B及び3C間に通電電源4が連結されて、両者間
に通電をなして各細線状体3Aにジュール熱によって発
熱が生じるようになされる。
ッタ、蒸着の後に、フォトリソグラフィによるエッチン
グによってパターン化して形成できる。
体結晶1の通電加熱体3の被着部直下に図2に示すよう
に主面1a側から深さ方向に向って急激に温度が低下す
るような温度勾配を生じさせる。このようにすると、強
誘電体結晶1における低温側から高温側に向って、即ち
内部から主面1a側に向って、この加熱部において焦電
効果による電界が発生し、此処に図1に示すように、強
誘電体結晶1に、その主面1aに臨んで矢印aとは逆向
きの矢印bで示す分極反転部2が生じる。
例をとると、上述したように、−Z面に熱を与えると、
+Zに向いて低減する数1の温度勾配を生じる。
記数2で表わされる焦電電界Eが発生する。
焦電効果に基づく電界発生によって分極反転を形成する
ようにした場合であるが、加熱による抗電界の低下を利
用して分極反転を形成するようにすることもできる。
ると、図4に示すように、材料固有のキュリー点Tc以
上の温度で急激に分極が消失するのでこの特性を用い
る。
−Z面に分極反転部2を形成する場合に限らず−Z面に
同様に分極反転部2即ち周期分極反転構造を形成するこ
ともできる。
実施例1におけると同様に加熱体3を形成し、これへの
通電によって、加熱線状体3Aの直下を局部的に加熱
し、此処に図2に示す温度分布を形成する。
度Tcに近い温度若しくはこれ以上の加熱部においては
分極の消失、云い換えれば抗電界が低下する。したがっ
て、この抗電界の低下によってその周囲による非加熱部
における単分域分極によって図1に破線Cをもって模式
的に示す漏れ電界によってこの加熱部の分極が反転し、
分極反転部2が生ずるようにすることができる。
なるように、図5に示すように、通電加熱体3が設けら
れる面1aとは反対側の面1bに対向電極5を被着し、
通電加熱体3と、対向電極5との間に補助電界印加用電
源6を接続して両者間に反転分極を生じさせる方向の補
助電界を与えるようにする。
る電界の発生部、或いは抗電界の低下部においてのみ分
極反転が生じるような電界に選定する。
Nが、その厚さ方向に単分域化されていて厚さ方向にこ
れとは逆向きの分極反転部2を形成するようにした場合
であるが、図6あるいは図7に示すように主面1aに沿
う方向の例えば加熱体3の加熱線状体の延長方向と直交
する方向あるいはこれに沿う方向に単分域化させ、上述
した加熱体3による局部的加熱による焦電効果による電
界の発生、或いは抗電界の低下部におけるその周囲の自
発分極の漏れ電界によって分極反転部2を形成するよう
にすることもできる。
低下とを個々に説明したが、焦電効果の発生と共に抗電
界の或る程度の低下を発生させ、両者が相俟って発生す
ることによって分極反転が生じるようにすることもでき
る。
る場合を主として説明したが、他の強誘電体結晶例えば
KTP(KTiOPO4 )等への分極反転構造の形成に
適用することもできる。
には、例えばプロトン交換等の周知の技術をもって光導
波路の形成を行って擬似位相整合手段を具備するSHG
を構成する。
加熱によって焦電効果による電界の発生あるいは抗電界
の低下によって周囲の単分域化された分極よりの漏れ電
界、或いは外部からの電界によって分極の反転を生ぜし
めるようにしたので鮮明なパターンの分極反転を、充分
な深さに得ることができる。
法の一実施例の分極反転発生態様の模式的断面図であ
る。
面図である。
式的斜視図である。
式的断面図である。
式的断面図である。
ある。
Claims (1)
- 【請求項1】 単分域化された強誘電体結晶上に、所要
パターンの局部的加熱を行う通電加熱体を配置し、 該通電加熱体に、所要の通電を行って上記強誘電体結晶
に所要の温度勾配を有する加熱部を形成し、上記強誘電
体結晶の上記加熱部に分極反転部を生ぜしめることを特
徴とする強誘電体の分極反転構造の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3062014A JP3038955B2 (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 強誘電体の分極反転構造の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3062014A JP3038955B2 (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 強誘電体の分極反転構造の形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04296730A JPH04296730A (ja) | 1992-10-21 |
JP3038955B2 true JP3038955B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=13187883
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3062014A Expired - Lifetime JP3038955B2 (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 強誘電体の分極反転構造の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3038955B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7473789B2 (ja) * | 2020-03-13 | 2024-04-24 | 富士通株式会社 | 波長変換装置および波長変換方法 |
-
1991
- 1991-03-26 JP JP3062014A patent/JP3038955B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
Electronics Letters,Vol.25 No.3(2nd February 1989)pp.174−175 |
Electronics Letters,Vol.26 No.3(1st February 1990)pp.188−189 |
Journal of Crystal Growth,Vol.85(1987)pp.264−269 |
Journal of Lightwave Technology,Vol.7 No.10(Octorber 1989)pp.188−189 |
電子情報通信学会超音波技術研究報告 US87−37(1987)pp.17−22 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04296730A (ja) | 1992-10-21 |
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