JP3260457B2 - 強誘電体のドメイン反転構造形成方法 - Google Patents
強誘電体のドメイン反転構造形成方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基本波を第２高調波に
変換する光波長変換素子、特に詳細には周期ドメイン反
転構造を有する光波長変換素子を作成するために、非線
形光学効果を有する強誘電体に所定パターンのドメイン
反転構造を形成する方法に関するものである。
変換する光波長変換素子、特に詳細には周期ドメイン反
転構造を有する光波長変換素子を作成するために、非線
形光学効果を有する強誘電体に所定パターンのドメイン
反転構造を形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】非線形光学効果を有する強誘電体の自発
分極（ドメイン）を周期的に反転させた領域を設けた光
波長変換素子を用いて、基本波を第２高調波に波長変換
する方法が既にＢleombergenらによって提案されている
（Ｐhys.Ｒev.,vol.127,Ｎo.６，1918（1962）参照）。
この方法においては、ドメイン反転部の周期Λを、 Λｃ＝２π／｛β（２ω）−２β（ω）｝ ……(1) ただしβ（２ω）は第２高調波の伝搬定数 ２β（ω）は基本波の伝搬定数 で与えられるコヒーレント長Λｃの整数倍になるように
設定することで、基本波と第２高調波との位相整合を取
ることができる。非線形光学材料のバルク結晶を用いて
波長変換する場合は、位相整合する波長が結晶固有の特
定波長に限られるが、上記の方法によれば、任意の波長
に対して(1) を満足する周期Λを選択することにより、
効率良く位相整合を取ることが可能となる。
分極（ドメイン）を周期的に反転させた領域を設けた光
波長変換素子を用いて、基本波を第２高調波に波長変換
する方法が既にＢleombergenらによって提案されている
（Ｐhys.Ｒev.,vol.127,Ｎo.６，1918（1962）参照）。
この方法においては、ドメイン反転部の周期Λを、 Λｃ＝２π／｛β（２ω）−２β（ω）｝ ……(1) ただしβ（２ω）は第２高調波の伝搬定数 ２β（ω）は基本波の伝搬定数 で与えられるコヒーレント長Λｃの整数倍になるように
設定することで、基本波と第２高調波との位相整合を取
ることができる。非線形光学材料のバルク結晶を用いて
波長変換する場合は、位相整合する波長が結晶固有の特
定波長に限られるが、上記の方法によれば、任意の波長
に対して(1) を満足する周期Λを選択することにより、
効率良く位相整合を取ることが可能となる。
【０００３】上述のような周期ドメイン反転構造を形成
する方法としては従来より、 １）室温下で電子線ビームを直接ＬｉＴａＯ3 やＬｉＮ
ｂＯ3 の−ｚ面に照射する方法（Ｈ．Ｉto，Ｃ．Ｔaky
u，and Ｈ．Ｉnaba，Ｅlectronics Ｌetters，vol.27,
Ｎo.14，1221（1991）参照） ２）ＬｉＴａＯ3 の−ｚ面に周期的にプロトン交換を施
し、キュリー点近傍の温度で熱処理する方法（Ｋ．Ｙam
amoto ，Ｋ．Ｍizuuchi ，and Ｔ．Ｔaniuchi ，Ｏptic
s Ｌetters，vol.16, Ｎo.15，1156（1991）参照） 等が知られている。
する方法としては従来より、 １）室温下で電子線ビームを直接ＬｉＴａＯ3 やＬｉＮ
ｂＯ3 の−ｚ面に照射する方法（Ｈ．Ｉto，Ｃ．Ｔaky
u，and Ｈ．Ｉnaba，Ｅlectronics Ｌetters，vol.27,
Ｎo.14，1221（1991）参照） ２）ＬｉＴａＯ3 の−ｚ面に周期的にプロトン交換を施
し、キュリー点近傍の温度で熱処理する方法（Ｋ．Ｙam
amoto ，Ｋ．Ｍizuuchi ，and Ｔ．Ｔaniuchi ，Ｏptic
s Ｌetters，vol.16, Ｎo.15，1156（1991）参照） 等が知られている。
【０００４】上記１）の方法で作成される光波長変換素
子は、ＬｉＮｂＯ3 の基板厚さ（例えば０．５ｍｍ程
度）に亘って、つまり−ｚ面から＋ｚ面まで貫通する周
期ドメイン反転部が形成されるため、バルク型の光波長
変換素子としての応用が可能である。この方法により３
次の周期ドメイン反転構造を形成した光波長変換素子で
は、Ｔｉ：Ａｌ2 Ｏ3 レーザを波長掃引して、バルクで
の位相整合が確認されている。
子は、ＬｉＮｂＯ3 の基板厚さ（例えば０．５ｍｍ程
度）に亘って、つまり−ｚ面から＋ｚ面まで貫通する周
期ドメイン反転部が形成されるため、バルク型の光波長
変換素子としての応用が可能である。この方法により３
次の周期ドメイン反転構造を形成した光波長変換素子で
は、Ｔｉ：Ａｌ2 Ｏ3 レーザを波長掃引して、バルクで
の位相整合が確認されている。
【０００５】一方、２）の方法においては、プロトン交
換を行なった後に、分極を反転させる目的で、キュリー
点近傍の温度で熱処理している。つまり、この熱処理を
行なうと、プロトン交換によりキュリー点が低下してい
る部分のみで分極が反転する。この２）の方法を実施す
る場合、３次の周期ドメイン反転構造を形成し、その後
さらにプロトン交換によりチャンネル導波路を形成し
て、導波路型光波長変換素子を形成することが提案され
ている。そのような光波長変換素子においては、断面を
観察すると半円形状の周期ドメイン反転構造が形成さ
れ、基本波光源としてＴｉ：Ａｌ2 Ｏ3 レーザを用いた
とき、９９ｍＷの基本波入力に対して２．４ｍＷの第２
高調波出力が得られており、３次の周期における理論値
に近い波長変換効率が達成されている。
換を行なった後に、分極を反転させる目的で、キュリー
点近傍の温度で熱処理している。つまり、この熱処理を
行なうと、プロトン交換によりキュリー点が低下してい
る部分のみで分極が反転する。この２）の方法を実施す
る場合、３次の周期ドメイン反転構造を形成し、その後
さらにプロトン交換によりチャンネル導波路を形成し
て、導波路型光波長変換素子を形成することが提案され
ている。そのような光波長変換素子においては、断面を
観察すると半円形状の周期ドメイン反転構造が形成さ
れ、基本波光源としてＴｉ：Ａｌ2 Ｏ3 レーザを用いた
とき、９９ｍＷの基本波入力に対して２．４ｍＷの第２
高調波出力が得られており、３次の周期における理論値
に近い波長変換効率が達成されている。
【０００６】しかしこの２）の方法では、周期ドメイン
反転部の深さが、反転幅に対して十分に大きくなり得な
いので、この方法をバルク結晶形の光波長変換素子を作
成するために応用することは不可能である。
反転部の深さが、反転幅に対して十分に大きくなり得な
いので、この方法をバルク結晶形の光波長変換素子を作
成するために応用することは不可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】それに対して、１）の
方法によれば、バルク結晶形の光波長変換素子を作成す
ることも可能である。そのようにして形成されたドメイ
ン反転構造を有するバルク結晶形の光波長変換素子が、
レーザダイオード励起固体レーザ等の共振器内に配置し
て使用される場合は、効率良く第２高調波を発生させる
ために、共振器の内部損失をできるだけ低く抑えること
が重要である。しかし、上記１）の方法で形成されたド
メイン反転構造を有する光波長変換素子は、電子線ビー
ムを照射したことにより局部的に屈折率変化が生じ、レ
ーザ共振器内に配置すると内部損失を著しく増大させる
ことが判明した。
方法によれば、バルク結晶形の光波長変換素子を作成す
ることも可能である。そのようにして形成されたドメイ
ン反転構造を有するバルク結晶形の光波長変換素子が、
レーザダイオード励起固体レーザ等の共振器内に配置し
て使用される場合は、効率良く第２高調波を発生させる
ために、共振器の内部損失をできるだけ低く抑えること
が重要である。しかし、上記１）の方法で形成されたド
メイン反転構造を有する光波長変換素子は、電子線ビー
ムを照射したことにより局部的に屈折率変化が生じ、レ
ーザ共振器内に配置すると内部損失を著しく増大させる
ことが判明した。
【０００８】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たものであり、所定周期のドメイン反転構造を、局部的
な屈折率変化を生じさせることなく形成することができ
る強誘電体のドメイン反転構造形成方法を提供すること
を目的とするものである。
たものであり、所定周期のドメイン反転構造を、局部的
な屈折率変化を生じさせることなく形成することができ
る強誘電体のドメイン反転構造形成方法を提供すること
を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による強誘電体の
ドメイン反転構造形成方法は、前述したようなバルク結
晶型光波長変換素子等の光導波路が形成されないバルク
結晶型光学素子を作成するために、単分極化された非線
形光学効果を有する強誘電体に、それを加熱しない状態
で所定パターンに局所的に電子線を照射してドメイン反
転構造を形成した後、該強誘電体を空気中において100
℃以上でかつドメイン反転部の分極方向が変化する温度
未満の温度で熱処理することを特徴とするものである。
ドメイン反転構造形成方法は、前述したようなバルク結
晶型光波長変換素子等の光導波路が形成されないバルク
結晶型光学素子を作成するために、単分極化された非線
形光学効果を有する強誘電体に、それを加熱しない状態
で所定パターンに局所的に電子線を照射してドメイン反
転構造を形成した後、該強誘電体を空気中において100
℃以上でかつドメイン反転部の分極方向が変化する温度
未満の温度で熱処理することを特徴とするものである。
【００１０】また上記強誘電体として具体的には、Ｌｉ
ＮｂＯ3 やＬｉＴａＯ3 が好適に用いられる。そしてこ
れらの強誘電体のうち前者を用いる場合は、そのキュリ
ー点1130℃に対して上記熱処理の温度を100 〜700 ℃の
範囲内に設定するのがよく、後者を用いる場合は、その
キュリー点 610℃に対して上記熱処理の温度を100 〜60
0 ℃の範囲内に設定するのがよい。
ＮｂＯ3 やＬｉＴａＯ3 が好適に用いられる。そしてこ
れらの強誘電体のうち前者を用いる場合は、そのキュリ
ー点1130℃に対して上記熱処理の温度を100 〜700 ℃の
範囲内に設定するのがよく、後者を用いる場合は、その
キュリー点 610℃に対して上記熱処理の温度を100 〜60
0 ℃の範囲内に設定するのがよい。
【００１１】
【作用および発明の効果】上記のように、強誘電体に局
所的に電子線を照射してドメイン反転構造を形成すれ
ば、プロトン交換による場合のようにドメイン反転領域
が拡散することがなく、したがって所定パターンのドメ
イン反転構造を制御性良く形成可能となる。
所的に電子線を照射してドメイン反転構造を形成すれ
ば、プロトン交換による場合のようにドメイン反転領域
が拡散することがなく、したがって所定パターンのドメ
イン反転構造を制御性良く形成可能となる。
【００１２】また上記の熱処理を行なうと、電子線照射
により生じた局部的な屈折率変化が無くなる。そこで、
本方法により形成されたドメイン反転構造に光を通す際
に、光の散乱や回折等が少なくなり、損失が小さく抑え
られる。したがって、このドメイン反転構造を有する光
波長変換素子を前述のようにレーザ共振器内に配置すれ
ば、共振器内部損失が低く抑えられて、効率良く第２高
調波が発生するようになる。
により生じた局部的な屈折率変化が無くなる。そこで、
本方法により形成されたドメイン反転構造に光を通す際
に、光の散乱や回折等が少なくなり、損失が小さく抑え
られる。したがって、このドメイン反転構造を有する光
波長変換素子を前述のようにレーザ共振器内に配置すれ
ば、共振器内部損失が低く抑えられて、効率良く第２高
調波が発生するようになる。
【００１３】なお、この熱処理の温度は、強誘電体のド
メイン反転部の分極方向が変化する温度未満とされてい
るから、電子線照射により所定の向きに設定された分極
方向が、この熱処理により変化してしまうことはない。
メイン反転部の分極方向が変化する温度未満とされてい
るから、電子線照射により所定の向きに設定された分極
方向が、この熱処理により変化してしまうことはない。
【００１４】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例によりドメ
イン反転構造を形成する工程を示している。この図１
中、１は非線形光学効果を有する強誘電体であるＬｉＴ
ａＯ3 の基板である。この基板１は単分極化処理がなさ
れて厚さ0.5 ｍｍに形成され、最も大きい非線形光学材
料定数ｄ33が有効に利用できるように、ｚ面で光学研磨
されたｚ板が使用されている。そして同図（ａ）に示す
ように、この基板１の＋ｚ面にはアース電極として、厚
さ30ｎｍのＣｒ薄膜２が蒸着により形成される。
詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例によりドメ
イン反転構造を形成する工程を示している。この図１
中、１は非線形光学効果を有する強誘電体であるＬｉＴ
ａＯ3 の基板である。この基板１は単分極化処理がなさ
れて厚さ0.5 ｍｍに形成され、最も大きい非線形光学材
料定数ｄ33が有効に利用できるように、ｚ面で光学研磨
されたｚ板が使用されている。そして同図（ａ）に示す
ように、この基板１の＋ｚ面にはアース電極として、厚
さ30ｎｍのＣｒ薄膜２が蒸着により形成される。
【００１５】次いで同図（ｂ）に示すように、公知の電
子線照射装置（図示せず）から発せられた電子線３を、
基板１に−ｚ面から局所的に照射する。この際の電子線
加速電圧は一例として20〜30ｋＶ、照射電流は１〜30ｎ
Ａに設定される。この電子線照射により基板１には、基
板裏まで貫通し、所定周期Λで繰り返すパターンのドメ
イン反転構造９が形成される。なお図１（ｂ）の矢印10
は、分極の方向を示している。ここで上記周期Λは、Ｌ
ｉＴａＯ3 の屈折率の波長分散を考慮して、基板１のｘ
方向に沿って946 ｎｍ近辺で１次の周期となるように5.
4 μｍとした。
子線照射装置（図示せず）から発せられた電子線３を、
基板１に−ｚ面から局所的に照射する。この際の電子線
加速電圧は一例として20〜30ｋＶ、照射電流は１〜30ｎ
Ａに設定される。この電子線照射により基板１には、基
板裏まで貫通し、所定周期Λで繰り返すパターンのドメ
イン反転構造９が形成される。なお図１（ｂ）の矢印10
は、分極の方向を示している。ここで上記周期Λは、Ｌ
ｉＴａＯ3 の屈折率の波長分散を考慮して、基板１のｘ
方向に沿って946 ｎｍ近辺で１次の周期となるように5.
4 μｍとした。
【００１６】次いでこの基板１を、ＬｉＴａＯ3 のキュ
リー点（610 ℃）より低い540 ℃で３時間、空気中で熱
処理した。このようにキュリー点未満の温度で熱処理を
行なえば、電子線３の照射により所定の向きに設定され
た分極方向が、この熱処理により変化してしまうことは
ない。
リー点（610 ℃）より低い540 ℃で３時間、空気中で熱
処理した。このようにキュリー点未満の温度で熱処理を
行なえば、電子線３の照射により所定の向きに設定され
た分極方向が、この熱処理により変化してしまうことは
ない。
【００１７】以上の熱処理の前と後において基板１を、
研磨したｘ面から偏光顕微鏡で観察した。偏光顕微鏡下
においては、基板１の屈折率が局部的に変化せず均一で
あれば、消光位において全面が消光して暗くなる。熱処
理前の基板１を観察した際は、電子線３を照射した部分
のみが消光位において消光せず、明らかに電子線照射で
屈折率が変化していることが認められた。それに対し
て、熱処理後の基板１を観察した際は消光位において全
面が消光し、電子線照射部の局部的屈折率変化が無くな
って屈折率が均一化されていることが確認された。この
ようにして偏光顕微鏡観察により、上記熱処理の効果を
確認することができる。
研磨したｘ面から偏光顕微鏡で観察した。偏光顕微鏡下
においては、基板１の屈折率が局部的に変化せず均一で
あれば、消光位において全面が消光して暗くなる。熱処
理前の基板１を観察した際は、電子線３を照射した部分
のみが消光位において消光せず、明らかに電子線照射で
屈折率が変化していることが認められた。それに対し
て、熱処理後の基板１を観察した際は消光位において全
面が消光し、電子線照射部の局部的屈折率変化が無くな
って屈折率が均一化されていることが確認された。この
ようにして偏光顕微鏡観察により、上記熱処理の効果を
確認することができる。
【００１８】なお、非線形光学効果を有する強誘電体と
しては上記のＬｉＴａＯ3 以外に、ＬｉＮｂＯ3 、Ｍｇ
Ｏ−ＬｉＮｂＯ3 等も使用可能である。
しては上記のＬｉＴａＯ3 以外に、ＬｉＮｂＯ3 、Ｍｇ
Ｏ−ＬｉＮｂＯ3 等も使用可能である。
【００１９】次に、上記実施例で周期ドメイン反転構造
が形成された基板１からなる光波長変換素子について説
明する。熱処理後の基板１のｘ面および−ｘ面を研磨し
てそれぞれ光通過面20ａ、20ｂとし、そして必要に応じ
てＣｒ薄膜２を除去することにより、図２に示すような
バルク結晶型の光波長変換素子20が得られる。この周期
ドメイン反転構造を有するバルク結晶型光波長変換素子
20を、同図に示すレーザダイオード励起ＹＡＧレーザの
共振器内に配置した。
が形成された基板１からなる光波長変換素子について説
明する。熱処理後の基板１のｘ面および−ｘ面を研磨し
てそれぞれ光通過面20ａ、20ｂとし、そして必要に応じ
てＣｒ薄膜２を除去することにより、図２に示すような
バルク結晶型の光波長変換素子20が得られる。この周期
ドメイン反転構造を有するバルク結晶型光波長変換素子
20を、同図に示すレーザダイオード励起ＹＡＧレーザの
共振器内に配置した。
【００２０】このレーザダイオード励起ＹＡＧレーザ
は、波長809 ｎｍのポンピング光としてのレーザビーム
13を発するレーザダイオード14と、発散光状態のレーザ
ビーム13を収束させる集光レンズ15と、Ｎｄ（ネオジウ
ム）がドーピングされたレーザ媒質であって上記レーザ
ビーム13の収束位置に配されたＹＡＧ結晶16と、このＹ
ＡＧ結晶16の前方側（図中右方）に配された共振器ミラ
ー17とからなる。光波長変換素子20は結晶長が１ｍｍと
され、この共振器ミラー17とＹＡＧ結晶16との間に配置
されている。
は、波長809 ｎｍのポンピング光としてのレーザビーム
13を発するレーザダイオード14と、発散光状態のレーザ
ビーム13を収束させる集光レンズ15と、Ｎｄ（ネオジウ
ム）がドーピングされたレーザ媒質であって上記レーザ
ビーム13の収束位置に配されたＹＡＧ結晶16と、このＹ
ＡＧ結晶16の前方側（図中右方）に配された共振器ミラ
ー17とからなる。光波長変換素子20は結晶長が１ｍｍと
され、この共振器ミラー17とＹＡＧ結晶16との間に配置
されている。
【００２１】ＹＡＧ結晶16は波長809 ｎｍのレーザビー
ム13により励起されて、波長946 ｎｍのレーザビーム18
を発する。この固体レーザビーム18は、所定のコーティ
ングが施されたＹＡＧ結晶端面16ａと共振器ミラー17の
ミラー面17ａとの間で共振し、光波長変換素子20に入射
して波長が１／２すなわち473 ｎｍの第２高調波19に変
換される。基本波としての固体レーザビーム18と第２高
調波19は、周期ドメイン反転領域において位相整合（い
わゆる疑似位相整合）し、ほぼこの第２高調波19のみが
上記ミラー面17ａを通過する。
ム13により励起されて、波長946 ｎｍのレーザビーム18
を発する。この固体レーザビーム18は、所定のコーティ
ングが施されたＹＡＧ結晶端面16ａと共振器ミラー17の
ミラー面17ａとの間で共振し、光波長変換素子20に入射
して波長が１／２すなわち473 ｎｍの第２高調波19に変
換される。基本波としての固体レーザビーム18と第２高
調波19は、周期ドメイン反転領域において位相整合（い
わゆる疑似位相整合）し、ほぼこの第２高調波19のみが
上記ミラー面17ａを通過する。
【００２２】本例においては、レーザダイオード14の出
力が200 ｍＷのとき、10ｍＷの出力の第２高調波19が得
られた。そしてこの第２高調波19は、散乱光や迷光の無
いきれいなプロファイルを有するものである。それに対
して、前述の熱処理を行なわないで、それ以外は光波長
変換素子20と同様にして作成した結晶長１ｍｍの光波長
変換素子を上記レーザダイオード励起ＹＡＧレーザの共
振器内に配置して第２高調波出力を測定したところ、上
記と同じくレーザダイオード14の出力が200 ｍＷのと
き、0.1 ｍＷであった。以上の通り、光波長変換素子を
固体レーザの共振器内に配置する際、前述の熱処理のた
めに共振器内部損失が低減して、波長変換効率が向上す
ることが実証された。
力が200 ｍＷのとき、10ｍＷの出力の第２高調波19が得
られた。そしてこの第２高調波19は、散乱光や迷光の無
いきれいなプロファイルを有するものである。それに対
して、前述の熱処理を行なわないで、それ以外は光波長
変換素子20と同様にして作成した結晶長１ｍｍの光波長
変換素子を上記レーザダイオード励起ＹＡＧレーザの共
振器内に配置して第２高調波出力を測定したところ、上
記と同じくレーザダイオード14の出力が200 ｍＷのと
き、0.1 ｍＷであった。以上の通り、光波長変換素子を
固体レーザの共振器内に配置する際、前述の熱処理のた
めに共振器内部損失が低減して、波長変換効率が向上す
ることが実証された。
【００２３】次に、上記熱処理の好ましい温度範囲につ
いて説明する。サンプルとしてＬｉＮｂＯ3 結晶を複数
用意し、これらの各結晶に、前記実施例におけるのと同
様の電子線走査法によりドメイン反転構造を形成した。
次にこれらのＬｉＮｂＯ3 結晶に対して、そのキュリー
点1130℃よりも低い100 〜1000℃の範囲内で適宜温度を
変えて、前述の熱処理を施した。なおこのときの昇温速
度は30℃／分、温度保持時間は２時間、そして降温は自
然冷却とした。
いて説明する。サンプルとしてＬｉＮｂＯ3 結晶を複数
用意し、これらの各結晶に、前記実施例におけるのと同
様の電子線走査法によりドメイン反転構造を形成した。
次にこれらのＬｉＮｂＯ3 結晶に対して、そのキュリー
点1130℃よりも低い100 〜1000℃の範囲内で適宜温度を
変えて、前述の熱処理を施した。なおこのときの昇温速
度は30℃／分、温度保持時間は２時間、そして降温は自
然冷却とした。
【００２４】以上のようにそれぞれ異なる温度で熱処理
された各サンプルを偏光顕微鏡で観察したところ、いず
れにおいても電子線照射部の局部的屈折率変化が無くな
り、屈折率が均一化されていることが確認された。
された各サンプルを偏光顕微鏡で観察したところ、いず
れにおいても電子線照射部の局部的屈折率変化が無くな
り、屈折率が均一化されていることが確認された。
【００２５】その一方、これらの各サンプルから、前述
と同様にしてバルク結晶型光波長変換素子を形成した。
そしてそれらの光波長変換素子の各々を、前述と同様に
してレーザダイオード励起ＹＡＧレーザの共振器内に配
置した。熱処理温度Ｔを 100℃≦Ｔ≦ 700℃の範囲内に
設定したサンプルについては、青色光である第２高調波
の発生が確認され、レーザダイオードの出力が200 ｍＷ
のとき10ｍＷの出力の第２高調波が得られた。しかし、
熱処理温度Ｔを 700℃＜Ｔ≦1000℃の範囲内に設定した
サンプルについては、第２高調波の発生が確認されなか
った。第２高調波の発生が確認されなかったサンプルに
ついて、エッチングによりドメイン反転部の形状を観察
したところ、周期ドメイン反転構造は全く確認されず、
熱処理によりドメイン反転部の分極方向が変化してしま
ったことが明らかになった。
と同様にしてバルク結晶型光波長変換素子を形成した。
そしてそれらの光波長変換素子の各々を、前述と同様に
してレーザダイオード励起ＹＡＧレーザの共振器内に配
置した。熱処理温度Ｔを 100℃≦Ｔ≦ 700℃の範囲内に
設定したサンプルについては、青色光である第２高調波
の発生が確認され、レーザダイオードの出力が200 ｍＷ
のとき10ｍＷの出力の第２高調波が得られた。しかし、
熱処理温度Ｔを 700℃＜Ｔ≦1000℃の範囲内に設定した
サンプルについては、第２高調波の発生が確認されなか
った。第２高調波の発生が確認されなかったサンプルに
ついて、エッチングによりドメイン反転部の形状を観察
したところ、周期ドメイン反転構造は全く確認されず、
熱処理によりドメイン反転部の分極方向が変化してしま
ったことが明らかになった。
【００２６】なお 100℃未満の温度で熱処理した場合に
は、上記の偏光顕微鏡観察により、電子線照射部の局部
的屈折率変化（屈折率段差）が無くなっていないことが
確認された。そして、そのサンプルを上記のようにレー
ザダイオード励起ＹＡＧレーザの共振器内に配置したと
ころ、青色光である第２高調波の発生は確認されたが、
レーザダイオードの出力200 ｍＷに対して0.1 ｍＷの出
力の第２高調波しか得られなかった。これは、屈折率段
差に起因する基本波の散乱により内部ロスが増加したた
めである。これらの結果より、100 ℃未満では熱処理の
効果が無いことが明らかである。
は、上記の偏光顕微鏡観察により、電子線照射部の局部
的屈折率変化（屈折率段差）が無くなっていないことが
確認された。そして、そのサンプルを上記のようにレー
ザダイオード励起ＹＡＧレーザの共振器内に配置したと
ころ、青色光である第２高調波の発生は確認されたが、
レーザダイオードの出力200 ｍＷに対して0.1 ｍＷの出
力の第２高調波しか得られなかった。これは、屈折率段
差に起因する基本波の散乱により内部ロスが増加したた
めである。これらの結果より、100 ℃未満では熱処理の
効果が無いことが明らかである。
【００２７】以上により、ＬｉＮｂＯ3 に対して本発明
を適用する場合は、熱処理温度Ｔを100℃≦Ｔ≦ 700℃
の範囲内に設定するのがよいと言える。
を適用する場合は、熱処理温度Ｔを100℃≦Ｔ≦ 700℃
の範囲内に設定するのがよいと言える。
【００２８】一方、キュリー点が 610℃であるＬｉＴａ
Ｏ3 についてもサンプルを複数用意し、これらの各結晶
に、前記実施例におけるのと同様の電子線走査法により
ドメイン反転構造を形成した。熱処理温度範囲は、キュ
リー点 610℃よりも低い100〜600 ℃の範囲とした。こ
のときの昇温速度は30℃／分、温度保持時間は２時間、
そして降温は自然冷却とした。
Ｏ3 についてもサンプルを複数用意し、これらの各結晶
に、前記実施例におけるのと同様の電子線走査法により
ドメイン反転構造を形成した。熱処理温度範囲は、キュ
リー点 610℃よりも低い100〜600 ℃の範囲とした。こ
のときの昇温速度は30℃／分、温度保持時間は２時間、
そして降温は自然冷却とした。
【００２９】以上のようにそれぞれ異なる温度で熱処理
された各サンプルを偏光顕微鏡で観察したところ、いず
れにおいても電子線照射部の局部的屈折率変化が無くな
り、屈折率が均一化されていることが確認された。
された各サンプルを偏光顕微鏡で観察したところ、いず
れにおいても電子線照射部の局部的屈折率変化が無くな
り、屈折率が均一化されていることが確認された。
【００３０】その一方、これらの各サンプルから、前述
と同様にしてバルク結晶型光波長変換素子を形成した。
そしてそれらの光波長変換素子の各々を、前述と同様に
してレーザダイオード励起ＹＡＧレーザの共振器内に配
置した。熱処理温度Ｔを 100℃≦Ｔ≦ 600℃の範囲内に
設定したサンプルについては、青色光である第２高調波
の発生が確認され、レーザダイオードの出力が200 ｍＷ
のとき10ｍＷの出力の第２高調波が得られた。しかし、
熱処理温度Ｔを 600℃＜Ｔ≦610 ℃の範囲内に設定した
サンプルについては、第２高調波の発生が確認されなか
った。
と同様にしてバルク結晶型光波長変換素子を形成した。
そしてそれらの光波長変換素子の各々を、前述と同様に
してレーザダイオード励起ＹＡＧレーザの共振器内に配
置した。熱処理温度Ｔを 100℃≦Ｔ≦ 600℃の範囲内に
設定したサンプルについては、青色光である第２高調波
の発生が確認され、レーザダイオードの出力が200 ｍＷ
のとき10ｍＷの出力の第２高調波が得られた。しかし、
熱処理温度Ｔを 600℃＜Ｔ≦610 ℃の範囲内に設定した
サンプルについては、第２高調波の発生が確認されなか
った。
【００３１】なお 100℃未満の温度で熱処理した場合に
は、上記の偏光顕微鏡観察により、電子線照射部の局部
的屈折率変化（屈折率段差）が無くなっていないことが
確認された。そして、そのサンプルを上記のようにレー
ザダイオード励起ＹＡＧレーザの共振器内に配置したと
ころ、青色光である第２高調波の発生は確認されたが、
レーザダイオードの出力200 ｍＷに対して0.1 ｍＷの出
力の第２高調波しか得られなかった。これは、屈折率段
差に起因する基本波の散乱により内部ロスが増加したた
めである。これらの結果より、100 ℃未満では熱処理の
効果が無いことが明らかである。
は、上記の偏光顕微鏡観察により、電子線照射部の局部
的屈折率変化（屈折率段差）が無くなっていないことが
確認された。そして、そのサンプルを上記のようにレー
ザダイオード励起ＹＡＧレーザの共振器内に配置したと
ころ、青色光である第２高調波の発生は確認されたが、
レーザダイオードの出力200 ｍＷに対して0.1 ｍＷの出
力の第２高調波しか得られなかった。これは、屈折率段
差に起因する基本波の散乱により内部ロスが増加したた
めである。これらの結果より、100 ℃未満では熱処理の
効果が無いことが明らかである。
【００３２】以上により、ＬｉＴａＯ3 に対して本発明
を適用する場合は、熱処理温度Ｔを100℃≦Ｔ≦ 600℃
の範囲内に設定するのがよいと言える。
を適用する場合は、熱処理温度Ｔを100℃≦Ｔ≦ 600℃
の範囲内に設定するのがよいと言える。
【００３３】なお本発明によりドメイン反転構造が形成
される強誘電体は、適当な研磨、コーティングを施して
リング共振器の要素とすることにより、外部共振器型レ
ーザの光波長変換素子として適用することもできる。そ
のようにする場合も、レーザダイオード励起固体レーザ
に適用する場合と同様の作用、効果を得ることができ
る。
される強誘電体は、適当な研磨、コーティングを施して
リング共振器の要素とすることにより、外部共振器型レ
ーザの光波長変換素子として適用することもできる。そ
のようにする場合も、レーザダイオード励起固体レーザ
に適用する場合と同様の作用、効果を得ることができ
る。
【００３４】また本発明方法によれば、電子線の照射パ
ターンの設定次第でドメイン反転構造の周期を任意に設
定可能であるから、所望の波長領域の第２高調波を自由
に得ることが可能である。
ターンの設定次第でドメイン反転構造の周期を任意に設
定可能であるから、所望の波長領域の第２高調波を自由
に得ることが可能である。
【図１】本発明によるドメイン反転構造の形成方法を説
明する説明図
明する説明図
【図２】本発明によりドメイン反転構造が形成された光
波長変換素子を備えた固体レーザーの側面図
波長変換素子を備えた固体レーザーの側面図
１ ＬｉＴａＯ3 基板 ３ 電子線 ９ ドメイン反転構造 13 レーザビーム（ポンピング光） 14 レーザダイオード 15 集光レンズ 16 ＹＡＧ結晶 17 共振器ミラー 18 固体レーザビーム（基本波） 19 第２高調波 20 光波長変換素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−212132（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−287141（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−3128（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−97591（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−107421（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−335330（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−142609（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−123904（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−280234（ＪＰ，Ａ) Ｒ．Ｗ．Ｋｅｙｓ ｅｔ ａｌ．，Ｅ ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ ｓ，1990年 ２月 １日，Ｖｏｌ．26, Ｎｏ．３，ｐｐ．188−190 水内公典 他，1990年電子情報通信学 会春季全国大会講演論文集，1990年 ３ 月 ５日，第４分冊，４−280頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/37 - 1/39 ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (5)
- 【請求項１】 光導波路が形成されないバルク結晶型光
学素子を作成するために、単分極化された非線形光学効
果を有する強誘電体に、それを加熱しない状態で所定パ
ターンに局所的に電子線を照射してドメイン反転構造を
形成した後、該強誘電体を空気中において100 ℃以上で
かつドメイン反転部の分極方向が変化する温度未満の温
度で熱処理することを特徴とする強誘電体のドメイン反
転構造形成方法。 - 【請求項２】 前記強誘電体がＬｉＮｂＸ Ｔａ
（１−Ｘ） Ｏ３ （０≦ｘ≦１）基板であることを特
徴とする請求項１記載の強誘電体のドメイン反転構造形
成方法。 - 【請求項３】 前記強誘電体がＬｉＮｂＯ３ 基板であ
り、前記熱処理の温度を100 〜700 ℃の範囲内に設定す
ることを特徴とする請求項２記載の強誘電体のドメイン
反転構造形成方法。 - 【請求項４】 前記強誘電体がＬｉＴａＯ３ 基板であ
り、前記熱処理の温度を100 〜600 ℃の範囲内に設定す
ることを特徴とする請求項２記載の強誘電体のドメイン
反転構造形成方法。 - 【請求項５】 前記強誘電体がＭｇＯ−ＬｉＮｂＸ Ｔ
ａ（１−Ｘ） Ｏ３（０≦ｘ≦１）基板であることを特
徴とする請求項１記載の強誘電体のドメイン反転構造形
成方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00659993A JP3260457B2 (ja) | 1992-10-19 | 1993-01-19 | 強誘電体のドメイン反転構造形成方法 |
| US08/531,280 US5744073A (en) | 1992-10-19 | 1995-09-20 | Fabrication of ferroelectric domain reversals |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-280001 | 1992-10-19 | ||
| JP28000192 | 1992-10-19 | ||
| JP00659993A JP3260457B2 (ja) | 1992-10-19 | 1993-01-19 | 強誘電体のドメイン反転構造形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06186604A JPH06186604A (ja) | 1994-07-08 |
| JP3260457B2 true JP3260457B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=26340788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00659993A Expired - Fee Related JP3260457B2 (ja) | 1992-10-19 | 1993-01-19 | 強誘電体のドメイン反転構造形成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5744073A (ja) |
| JP (1) | JP3260457B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003015175A (ja) * | 2001-04-27 | 2003-01-15 | Mitsubishi Electric Corp | 固体光源装置 |
| JP2003075665A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 平面光導波回路およびその光透過中心波長補正方法 |
| US6900928B2 (en) | 2002-03-19 | 2005-05-31 | Hc Photonics Corporation | Method of patterning and fabricating poled dielectric microstructures within dielectric materials |
| CN112670402B (zh) * | 2020-12-07 | 2023-04-07 | 西安电子科技大学 | 一种单畴四方相弛豫铁电单晶的三维极化方法和装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4343675A (en) * | 1980-09-30 | 1982-08-10 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method of manufacturing hollow members having uniform wall thickness through use of ablation |
| US4780239A (en) * | 1986-05-22 | 1988-10-25 | Westinghouse Electric Corp. | Ion exchange resin for immobilizing radioactive waste |
| US5138482A (en) * | 1989-09-25 | 1992-08-11 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Light modular and recording device employing same |
| JPH03179327A (ja) * | 1989-09-25 | 1991-08-05 | Fuji Photo Film Co Ltd | 導波路型音響光学素子 |
| US5267336A (en) * | 1992-05-04 | 1993-11-30 | Srico, Inc. | Electro-optical sensor for detecting electric fields |
| US5408492A (en) * | 1993-05-21 | 1995-04-18 | Smiths Industries Aerospace & Defense Systems, Inc. | Solid medium optical ring laser rotation sensor |
-
1993
- 1993-01-19 JP JP00659993A patent/JP3260457B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-09-20 US US08/531,280 patent/US5744073A/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｒ．Ｗ．Ｋｅｙｓ ｅｔ ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９９０年 ２月 １日，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．３，ｐｐ．１８８−１９０ |
| 水内公典 他，１９９０年電子情報通信学会春季全国大会講演論文集，１９９０年 ３月 ５日，第４分冊，４−２８０頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5744073A (en) | 1998-04-28 |
| JPH06186604A (ja) | 1994-07-08 |
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