JP3417427B2 - 光導波路装置、及び光導波路装置又は光導波路の製造方法 - Google Patents
光導波路装置、及び光導波路装置又は光導波路の製造方法Info
- Publication number
- JP3417427B2 JP3417427B2 JP18074294A JP18074294A JP3417427B2 JP 3417427 B2 JP3417427 B2 JP 3417427B2 JP 18074294 A JP18074294 A JP 18074294A JP 18074294 A JP18074294 A JP 18074294A JP 3417427 B2 JP3417427 B2 JP 3417427B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- film
- proton exchange
- waveguide device
- sio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光導波路（特に、プロ
トン交換法により作製された光導波路）を有する導波路
装置、及び光導波路装置又は光導波路の製造方法に関す
るものである。
トン交換法により作製された光導波路）を有する導波路
装置、及び光導波路装置又は光導波路の製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、レーザ光の利用範囲の拡大と各技
術分野でのレーザ光利用の最適化を図るため、第２高調
波発生（ＳＨＧ：Second−harmonic generation)によっ
て波長範囲が拡大化された第２高調波レーザ光が注目さ
れるようになった。
術分野でのレーザ光利用の最適化を図るため、第２高調
波発生（ＳＨＧ：Second−harmonic generation)によっ
て波長範囲が拡大化された第２高調波レーザ光が注目さ
れるようになった。
【０００３】この第２高調波発生は、周波数ωの光を周
波数２ωの光に変換するものであり、これによってレー
ザ光の短波長化を実現できる。例えば、半導体レーザと
組み合わせることによって、半導体レーザで発振した近
赤外光を導入すると青色光を発生する。こうした短波長
化されたレーザ光を用いれば、光記録及び／又は再生、
光磁気記録及び／又は再生等において、その記録密度の
向上を図ることができる。
波数２ωの光に変換するものであり、これによってレー
ザ光の短波長化を実現できる。例えば、半導体レーザと
組み合わせることによって、半導体レーザで発振した近
赤外光を導入すると青色光を発生する。こうした短波長
化されたレーザ光を用いれば、光記録及び／又は再生、
光磁気記録及び／又は再生等において、その記録密度の
向上を図ることができる。
【０００４】このように短波長化された第２高調波レー
ザ光を発生するものとしては、非線形光学結晶素子の基
板に光導波路を形成して、これに半導体レーザ素子等か
らの基本波を通し、第２高調波レーザ光を取り出す光導
波路型の波長変換素子がある。
ザ光を発生するものとしては、非線形光学結晶素子の基
板に光導波路を形成して、これに半導体レーザ素子等か
らの基本波を通し、第２高調波レーザ光を取り出す光導
波路型の波長変換素子がある。
【０００５】こうした波長変換素子では、半導体レーザ
からの基本波を効率よく光導波路に入射させると、第２
高調波レーザ光を効率よく発光できる。このように半導
体レーザからの基本波を光導波路に効率よく導波させる
ためには、基本波をレンズを介して光導波路の端面に集
光したり、レンズを介さないときは半導体レーザ素子の
発光点と光導波路の端面とを基本波レーザ光の波長オー
ダー以下の距離に近付けることが行われている。
からの基本波を効率よく光導波路に入射させると、第２
高調波レーザ光を効率よく発光できる。このように半導
体レーザからの基本波を光導波路に効率よく導波させる
ためには、基本波をレンズを介して光導波路の端面に集
光したり、レンズを介さないときは半導体レーザ素子の
発光点と光導波路の端面とを基本波レーザ光の波長オー
ダー以下の距離に近付けることが行われている。
【０００６】上記の光導波路型の波長変換素子などのよ
うに、光導波路内の光パワー密度を高めることが望まし
い素子においては、光源と光導波路との結合効率を高め
ることが重要であると共に、光導波路においてその断面
積を小さくすることが重要となる。
うに、光導波路内の光パワー密度を高めることが望まし
い素子においては、光源と光導波路との結合効率を高め
ることが重要であると共に、光導波路においてその断面
積を小さくすることが重要となる。
【０００７】ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 などの強誘電
体材料からなる基板上に、プロトン交換法によって光導
波路を形成することによって、光導波路内の光パワー密
度を左右する屈折率ｎを向上させることが知られてい
る。
体材料からなる基板上に、プロトン交換法によって光導
波路を形成することによって、光導波路内の光パワー密
度を左右する屈折率ｎを向上させることが知られてい
る。
【０００８】こうした光導波路を形成する方法として
は、Ｔａの薄膜をピロリン酸によるプロトン交換のマス
ク材とする方法がある（例えば、T. TANIUTI etal., EL
ECTRONICS LETTERS, 22nd, November 1990, Vol. 26, N
o. 24, 1992 参照）。
は、Ｔａの薄膜をピロリン酸によるプロトン交換のマス
ク材とする方法がある（例えば、T. TANIUTI etal., EL
ECTRONICS LETTERS, 22nd, November 1990, Vol. 26, N
o. 24, 1992 参照）。
【０００９】ところが、波長変換素子の変換効率が上昇
するにつれ、その基本波の波長を厳密に制御する必要が
高まり、光導波路素子に波長フィルタ機能を加える等
の、高機能化が望まれてきている（これについては、例
えば、後述の図21及び図22において詳述する）。
するにつれ、その基本波の波長を厳密に制御する必要が
高まり、光導波路素子に波長フィルタ機能を加える等
の、高機能化が望まれてきている（これについては、例
えば、後述の図21及び図22において詳述する）。
【００１０】光導波路型の素子に高機能を与える場合に
は、当然ながら、光導波路の形成プロセスが複雑にな
り、プロトン交換の回数あるいはアニールの回数が増加
する。
は、当然ながら、光導波路の形成プロセスが複雑にな
り、プロトン交換の回数あるいはアニールの回数が増加
する。
【００１１】しかし、光導波路をプロトン交換法により
形成する際にＴａの薄膜をマスク材として用いる場合に
は、このＴａの薄膜は、２時間にも及ぶ長時間のプロト
ン交換工程、特に光導波路内の光パワー密度を左右する
非線形光学定数（ｄ定数）を回復するための 300℃以上
のアニール工程を終えた後の状態において、完全に金属
状態を保っていることができない（即ち、酸化してしま
う）ために、２回目のアニール工程を行う前に剥離する
必要がある。つまり、１回目のプロトン交換後のアニー
ル工程を終えた後に、さらに２回目のプロトン交換を行
う場合には、１回目のＴａの薄膜マスクを剥離し、新た
にＴａの薄膜をマスク材として付け直す必要があるた
め、このマスク材の正確な位置合わせ工程を必要とす
る。
形成する際にＴａの薄膜をマスク材として用いる場合に
は、このＴａの薄膜は、２時間にも及ぶ長時間のプロト
ン交換工程、特に光導波路内の光パワー密度を左右する
非線形光学定数（ｄ定数）を回復するための 300℃以上
のアニール工程を終えた後の状態において、完全に金属
状態を保っていることができない（即ち、酸化してしま
う）ために、２回目のアニール工程を行う前に剥離する
必要がある。つまり、１回目のプロトン交換後のアニー
ル工程を終えた後に、さらに２回目のプロトン交換を行
う場合には、１回目のＴａの薄膜マスクを剥離し、新た
にＴａの薄膜をマスク材として付け直す必要があるた
め、このマスク材の正確な位置合わせ工程を必要とす
る。
【００１２】そこで、プロトン交換工程にも耐え、さら
に 300℃以上のアニール工程にも耐え得るマスク材とし
て、酸化物であるＴａ2 Ｏ5 が提唱されている（Shiger
u Ohmori etal., IEEE TRANSACTIONS PHOTONICS TECHNO
LOGY LETTERS, VOL. 3, NO.12, December, 1991）。
に 300℃以上のアニール工程にも耐え得るマスク材とし
て、酸化物であるＴａ2 Ｏ5 が提唱されている（Shiger
u Ohmori etal., IEEE TRANSACTIONS PHOTONICS TECHNO
LOGY LETTERS, VOL. 3, NO.12, December, 1991）。
【００１３】しかし、このＴａ2 Ｏ5 からなるマスク材
を用い、ピロリン酸を用いるプロトン交換により光導波
路を形成した場合には、マスク材の存在する部分におい
ても、プロトン交換され、屈折率が上昇してしまうとい
う問題がある。つまり、このＴａ2 Ｏ5 からなるマスク
材を用いて、プロトン交換により光導波路を形成した場
合には、光導波路内の光パワー密度を、Ｔａのマスクを
用いた場合と同等に高めることができないという欠点が
ある。
を用い、ピロリン酸を用いるプロトン交換により光導波
路を形成した場合には、マスク材の存在する部分におい
ても、プロトン交換され、屈折率が上昇してしまうとい
う問題がある。つまり、このＴａ2 Ｏ5 からなるマスク
材を用いて、プロトン交換により光導波路を形成した場
合には、光導波路内の光パワー密度を、Ｔａのマスクを
用いた場合と同等に高めることができないという欠点が
ある。
【００１４】また、プロトン交換のマスク材として、Ｓ
ｉＯ2 からなるマスク材を用いると、 200℃以上に加熱
されたリン酸又はピロリン酸よってＳｉＯ2 膜がエッチ
ングされてしまうという性質を有しているために、この
ＳｉＯ2 からなる膜を用いてプロトン交換を行うことは
困難である。ちなみに、 230℃のリン酸によるＳｉＯ2
膜のエッチングレートは0.02μｍ／min.であることが報
告されている（山本和久、谷内哲夫、ＯＱＤ−86−75、
ｐ77）。
ｉＯ2 からなるマスク材を用いると、 200℃以上に加熱
されたリン酸又はピロリン酸よってＳｉＯ2 膜がエッチ
ングされてしまうという性質を有しているために、この
ＳｉＯ2 からなる膜を用いてプロトン交換を行うことは
困難である。ちなみに、 230℃のリン酸によるＳｉＯ2
膜のエッチングレートは0.02μｍ／min.であることが報
告されている（山本和久、谷内哲夫、ＯＱＤ−86−75、
ｐ77）。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、Ｌｉ
Ｎｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）（即ち、リチウム
ナイオベート、リチウムタンタレート又はこれらの混合
物）等からなる光導波路材料層、例えば基板に、プロト
ン交換により光導波路を形成する場合において、プロト
ン交換に対して十分なマスク作用があり、かつ、長時間
又は複数回のプロトン交換工程及びアニール工程に対し
ても膜の性質が損なわれないマスク材によってプロトン
交換を十二分に行え、光導波路内の光パワー密度を高め
ることを可能にし、また高度の位置合わせ工程の省略を
可能とすることができる光導波路装置、及び光導波路装
置又は光導波路の製造方法を提供することにある。
Ｎｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）（即ち、リチウム
ナイオベート、リチウムタンタレート又はこれらの混合
物）等からなる光導波路材料層、例えば基板に、プロト
ン交換により光導波路を形成する場合において、プロト
ン交換に対して十分なマスク作用があり、かつ、長時間
又は複数回のプロトン交換工程及びアニール工程に対し
ても膜の性質が損なわれないマスク材によってプロトン
交換を十二分に行え、光導波路内の光パワー密度を高め
ることを可能にし、また高度の位置合わせ工程の省略を
可能とすることができる光導波路装置、及び光導波路装
置又は光導波路の製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、ＬｉＮ
ｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板等の光
導波路材料層上に、ＳｉＯ2 （二酸化シリコン）とＴａ
2 Ｏ5 （五酸化二タンタル）を主成分とする保護膜がマ
スク材として設けられ、前記光導波路材料層のうち前記
保護膜が存在しない領域又は前記保護膜の膜薄の（膜厚
の薄い）領域に、プロトン交換による高屈折率層が光導
波路として形成されている光導波路装置に係るものであ
る。
ｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板等の光
導波路材料層上に、ＳｉＯ2 （二酸化シリコン）とＴａ
2 Ｏ5 （五酸化二タンタル）を主成分とする保護膜がマ
スク材として設けられ、前記光導波路材料層のうち前記
保護膜が存在しない領域又は前記保護膜の膜薄の（膜厚
の薄い）領域に、プロトン交換による高屈折率層が光導
波路として形成されている光導波路装置に係るものであ
る。
【００１７】本発明による光導波路装置は、プロトン交
換に用いるマスク材がＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 とを主成分
とする保護膜からなっているので、この保護膜中のＳｉ
Ｏ2分によってプロトン交換に使用するリン酸等の処理
剤に対するマスク作用が良好となり、かつ、Ｔａ2 Ｏ5
分によってリン酸等の処理剤に対する耐エッチング性が
良好となり、長時間又は複数回のプロトン交換工程及び
アニール工程に対して膜の性質が保持される。従って、
これらのＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 との併用による相乗効果
で、プロトン交換を十二分に行え、光導波路内の光パワ
ー密度を向上させると共に、アニール前にマスク材を剥
離することも不要となってその位置合わせ工程を省略す
ることができる。
換に用いるマスク材がＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 とを主成分
とする保護膜からなっているので、この保護膜中のＳｉ
Ｏ2分によってプロトン交換に使用するリン酸等の処理
剤に対するマスク作用が良好となり、かつ、Ｔａ2 Ｏ5
分によってリン酸等の処理剤に対する耐エッチング性が
良好となり、長時間又は複数回のプロトン交換工程及び
アニール工程に対して膜の性質が保持される。従って、
これらのＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 との併用による相乗効果
で、プロトン交換を十二分に行え、光導波路内の光パワ
ー密度を向上させると共に、アニール前にマスク材を剥
離することも不要となってその位置合わせ工程を省略す
ることができる。
【００１８】本発明による光導波路装置において、上記
の保護膜が二酸化シリコンと五酸化二タンタルとの混合
物（即ち、混合膜）からなっていてよいし、或いは、二
酸化シリコンからなる第１層（厚みは 200Å以上、１μ
ｍ以下がよい。）と五酸化二タンタルからなる第２層
（厚みは 200Å以上、１μｍ以下がよい。）との積層体
からなっていてもよい（但し、この場合は、二酸化シリ
コンからなる第１層が下層であるのが望ましい）。
の保護膜が二酸化シリコンと五酸化二タンタルとの混合
物（即ち、混合膜）からなっていてよいし、或いは、二
酸化シリコンからなる第１層（厚みは 200Å以上、１μ
ｍ以下がよい。）と五酸化二タンタルからなる第２層
（厚みは 200Å以上、１μｍ以下がよい。）との積層体
からなっていてもよい（但し、この場合は、二酸化シリ
コンからなる第１層が下層であるのが望ましい）。
【００１９】保護膜が上記の混合物からなっている場
合、この混合物が２モル％以上の二酸化シリコンと２モ
ル％以上の五酸化二タンタルとからなっているのがよ
い。但し、ＳｉＯ2 による特長を十分に生かすには、Ｓ
ｉＯ2 を50モル％以上とするのがよく、例えば 200〜25
0 ℃でプロトン交換するときはＳｉＯ2 を60モル％以
上、180〜200 ℃でプロトン交換するときはＴａ2 Ｏ5
を２〜３モル％（ＳｉＯ2 は97〜98モル％）としてよ
い。
合、この混合物が２モル％以上の二酸化シリコンと２モ
ル％以上の五酸化二タンタルとからなっているのがよ
い。但し、ＳｉＯ2 による特長を十分に生かすには、Ｓ
ｉＯ2 を50モル％以上とするのがよく、例えば 200〜25
0 ℃でプロトン交換するときはＳｉＯ2 を60モル％以
上、180〜200 ℃でプロトン交換するときはＴａ2 Ｏ5
を２〜３モル％（ＳｉＯ2 は97〜98モル％）としてよ
い。
【００２０】光導波路が波長変換機能を有するように形
成される場合、光導波路材料層が周期分極反転構造を有
することが望ましい。これは、上述したＳＨＧ素子とし
て適用可能である。
成される場合、光導波路材料層が周期分極反転構造を有
することが望ましい。これは、上述したＳＨＧ素子とし
て適用可能である。
【００２１】また、光導波路が波長フィルタ機能を有す
るように形成される場合、光導波路が周期的屈折率擾乱
構造部を有することが望ましい。これは、プロトン交換
を複数回行って光導波路装置を高機能化し、例えば後述
するバンドパスフィルタ等の光導波路型の波長選択装置
を得るのに適用可能である。
るように形成される場合、光導波路が周期的屈折率擾乱
構造部を有することが望ましい。これは、プロトン交換
を複数回行って光導波路装置を高機能化し、例えば後述
するバンドパスフィルタ等の光導波路型の波長選択装置
を得るのに適用可能である。
【００２２】本発明はまた、二酸化シリコンと五酸化二
タンタルとを主成分とする保護膜を光導波路材料層上に
設ける工程と；この光導波路材料層のうち前記保護膜が
存在しない領域又は前記保護膜の膜薄の領域に、プロト
ン交換による高屈折率層を光導波路として形成する工程
と；を有する、本発明に基づく上記した光導波路装置又
は光導波路の製造方法も提供するものである。
タンタルとを主成分とする保護膜を光導波路材料層上に
設ける工程と；この光導波路材料層のうち前記保護膜が
存在しない領域又は前記保護膜の膜薄の領域に、プロト
ン交換による高屈折率層を光導波路として形成する工程
と；を有する、本発明に基づく上記した光導波路装置又
は光導波路の製造方法も提供するものである。
【００２３】この製造方法において、二酸化シリコン及
び／又は五酸化二タンタルからなる焼結ターゲットを使
用したスパッタリング法によって保護膜を形成すること
ができる。そして、保護膜材料を被着後に所定パターン
に加工する工程、プロトン交換後にアニールする工程を
含むのがよい。
び／又は五酸化二タンタルからなる焼結ターゲットを使
用したスパッタリング法によって保護膜を形成すること
ができる。そして、保護膜材料を被着後に所定パターン
に加工する工程、プロトン交換後にアニールする工程を
含むのがよい。
【００２４】また、上記したように、プロトン交換を複
数回行って光導波路を形成することができる。使用可能
なプロトン交換の処理剤としてリン酸、ピロリン酸又は
安息香酸が挙げられる。
数回行って光導波路を形成することができる。使用可能
なプロトン交換の処理剤としてリン酸、ピロリン酸又は
安息香酸が挙げられる。
【００２５】また、上述したように、光導波路材料層に
周期分極反転構造を形成することができるが、この際、
単分極化された光導波路材料層に、その分極方向に第１
及び第２の電極を設け、少なくとも前記第１の電極は周
期分極反転構造に対応するパターンに形成し、 150℃以
下の温度において、前記第１及び第２の電極間に、前記
光導波路材料層の自発分極の負側が負電位、正側が正電
位となるように１kV/mm 〜100kV/mmの電界を印加するこ
とが望ましい。
周期分極反転構造を形成することができるが、この際、
単分極化された光導波路材料層に、その分極方向に第１
及び第２の電極を設け、少なくとも前記第１の電極は周
期分極反転構造に対応するパターンに形成し、 150℃以
下の温度において、前記第１及び第２の電極間に、前記
光導波路材料層の自発分極の負側が負電位、正側が正電
位となるように１kV/mm 〜100kV/mmの電界を印加するこ
とが望ましい。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００２７】図１は、本発明の第１の実施例による光導
波路装置の概略構成を示す。
波路装置の概略構成を示す。
【００２８】この図１に示す光導波路装置においては、
ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板
１上に、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２
が所定パターンに形成され、この混合膜２が存在しない
領域２ａの基板１の表面近傍に、プロトン交換により屈
折率上昇領域（高屈折率層）である光導波路４が形成さ
れている。
ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板
１上に、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２
が所定パターンに形成され、この混合膜２が存在しない
領域２ａの基板１の表面近傍に、プロトン交換により屈
折率上昇領域（高屈折率層）である光導波路４が形成さ
れている。
【００２９】図２は、本発明の第２の実施例による光導
波路装置の概略構成を示す。
波路装置の概略構成を示す。
【００３０】この図２に示す光導波路装置においては、
ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板
１上に、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２
が形成され、この混合膜２のうち膜厚が薄い領域２ｂの
基板１の表面近傍に、プロトン交換により屈折率上昇領
域（高屈折率層）である光導波路４が形成されている。
ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板
１上に、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２
が形成され、この混合膜２のうち膜厚が薄い領域２ｂの
基板１の表面近傍に、プロトン交換により屈折率上昇領
域（高屈折率層）である光導波路４が形成されている。
【００３１】図３は、本発明の第３の実施例による光導
波路装置の概略構成を示す。
波路装置の概略構成を示す。
【００３２】この図３に示す光導波路装置においては、
ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板
１上に、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２
が形成され、この混合膜２が存在しない領域２ａの基板
１の表面近傍に、プロトン交換により屈折率上昇領域
（高屈折率層）である光導波路４が形成されている。そ
して、混合膜２及び光導波路４の上には更に、保護膜又
はクラッド膜となる光学薄膜３が形成されている。この
光学薄膜３の屈折率は光導波路４の屈折率よりも小さ
い。
ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板
１上に、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２
が形成され、この混合膜２が存在しない領域２ａの基板
１の表面近傍に、プロトン交換により屈折率上昇領域
（高屈折率層）である光導波路４が形成されている。そ
して、混合膜２及び光導波路４の上には更に、保護膜又
はクラッド膜となる光学薄膜３が形成されている。この
光学薄膜３の屈折率は光導波路４の屈折率よりも小さ
い。
【００３３】次に、図４について、本発明に基づく光導
波路装置及び光導波路のうち、例えば上記した第１の実
施例による光導波路装置及び光導波路の作製方法をその
主要工程順に説明する。
波路装置及び光導波路のうち、例えば上記した第１の実
施例による光導波路装置及び光導波路の作製方法をその
主要工程順に説明する。
【００３４】まず、工程（ａ）において、ＬｉＮｂx Ｔ
ａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１上に、Ｓｉ
Ｏ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合ターゲットを用い
たスパッタリング法により、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主
成分とする混合膜２を形成する。
ａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１上に、Ｓｉ
Ｏ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合ターゲットを用い
たスパッタリング法により、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主
成分とする混合膜２を形成する。
【００３５】ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合
膜２の構成の具体例としては、ＳｉＯ2 が60モル％、Ｔ
ａ2 Ｏ5 が40モル％である組成の混合ターゲットを用
い、スパッタリング法により、 0.1μｍ程度の厚さに混
合膜２の成膜を行ってよい。
膜２の構成の具体例としては、ＳｉＯ2 が60モル％、Ｔ
ａ2 Ｏ5 が40モル％である組成の混合ターゲットを用
い、スパッタリング法により、 0.1μｍ程度の厚さに混
合膜２の成膜を行ってよい。
【００３６】なお、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とす
る混合膜２の組成は、ＳｉＯ2 が２モル％以上、Ｔａ2
Ｏ5 が２モル％以上でればよい（但し、ＳｉＯ2 による
プロトン交換時のマスク作用を十二分に生かすには、Ｓ
ｉＯ2 を50モル％以上とするのがよい）。或いは、Ｓｉ
Ｏ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２は、ＳｉＯ2
が２モル％以上、Ｔａ2 Ｏ5 が２モル％以上である組成
の混合焼結ターゲットを用いたスパッタリング法により
作製された膜であってよい。混合膜２の形成方法として
は、上記の混合ターゲットを用いたスパッタリング法以
外の例えば真空蒸着法であってもよい。
る混合膜２の組成は、ＳｉＯ2 が２モル％以上、Ｔａ2
Ｏ5 が２モル％以上でればよい（但し、ＳｉＯ2 による
プロトン交換時のマスク作用を十二分に生かすには、Ｓ
ｉＯ2 を50モル％以上とするのがよい）。或いは、Ｓｉ
Ｏ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２は、ＳｉＯ2
が２モル％以上、Ｔａ2 Ｏ5 が２モル％以上である組成
の混合焼結ターゲットを用いたスパッタリング法により
作製された膜であってよい。混合膜２の形成方法として
は、上記の混合ターゲットを用いたスパッタリング法以
外の例えば真空蒸着法であってもよい。
【００３７】そして、工程（ｂ）において、混合膜２上
に、レジスト11を被着し、このレジスト11を幅３μｍ程
度のストライプにパターニングする。
に、レジスト11を被着し、このレジスト11を幅３μｍ程
度のストライプにパターニングする。
【００３８】工程（ｃ）では、パターニングしたレジス
ト11をマスク材として、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分
とする混合膜２をパターニングする。この場合、混合膜
２のパターニングの方法の具体例としては、ＣＦ4 ガス
を用いたドライエッチング法があり、このドライエッチ
ング法を用いることにより、基板１に損傷を与えること
なく、混合膜２のパターニングを行うことができる。勿
論、他の公知のエッチング法を適用してもよい。
ト11をマスク材として、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分
とする混合膜２をパターニングする。この場合、混合膜
２のパターニングの方法の具体例としては、ＣＦ4 ガス
を用いたドライエッチング法があり、このドライエッチ
ング法を用いることにより、基板１に損傷を与えること
なく、混合膜２のパターニングを行うことができる。勿
論、他の公知のエッチング法を適用してもよい。
【００３９】工程（ｄ）では、工程（ｃ）においてマス
ク材として用いたレジスト11を剥離する。
ク材として用いたレジスト11を剥離する。
【００４０】工程（ｅ）では、ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ
3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１の表面に、工程（ｄ）
においてパターニングされたＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主
成分とする混合膜２をマスク材として用い、 230℃に加
熱されたリン酸又はピロリン酸中において所定の時間プ
ロトン交換を行い、混合膜２が存在しない領域２ａの基
板１の表面近傍に光導波路４となり得る屈折率上昇領域
４を形成する。
3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１の表面に、工程（ｄ）
においてパターニングされたＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主
成分とする混合膜２をマスク材として用い、 230℃に加
熱されたリン酸又はピロリン酸中において所定の時間プ
ロトン交換を行い、混合膜２が存在しない領域２ａの基
板１の表面近傍に光導波路４となり得る屈折率上昇領域
４を形成する。
【００４１】なお、上記のプロトン交換後に、光導波路
４の非線形光学定数を回復するために、 300℃以上で所
定時間アニールを行うことが望ましい。この場合、混合
膜２はアニールによっても膜質が安定なために、アニー
ル前の剥離の必要がない。このアニールは、酸素等の酸
化性ガス中で行うと、基板１の結晶性を向上させ、かつ
酸素のドーピングによって光導波路４の屈折率をなだら
かに変化させて導波損失を小さくできる（これは、後述
の各例でも同様である）。
４の非線形光学定数を回復するために、 300℃以上で所
定時間アニールを行うことが望ましい。この場合、混合
膜２はアニールによっても膜質が安定なために、アニー
ル前の剥離の必要がない。このアニールは、酸素等の酸
化性ガス中で行うと、基板１の結晶性を向上させ、かつ
酸素のドーピングによって光導波路４の屈折率をなだら
かに変化させて導波損失を小さくできる（これは、後述
の各例でも同様である）。
【００４２】図５は、図４における光導波路作製プロセ
ス（ｅ）の次に、必要が生じた場合、つまり図２に示す
光導波路装置或いは図３に示す光導波路装置などを作製
する場合に行う工程を示す。
ス（ｅ）の次に、必要が生じた場合、つまり図２に示す
光導波路装置或いは図３に示す光導波路装置などを作製
する場合に行う工程を示す。
【００４３】即ち、図５は、図４における工程（ｅ）の
後に、光導波路の保護膜又はクラッド膜となる光学薄膜
３を形成する工程である。ここで、光導波路４の導波特
性を良好にするために（即ち、全反射特性の向上と表面
保護のために）光学薄膜３の屈折率は光導波路４の屈折
率よりも小さければよいので、こうした光学薄膜３はＳ
ｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２であっても
構わない。
後に、光導波路の保護膜又はクラッド膜となる光学薄膜
３を形成する工程である。ここで、光導波路４の導波特
性を良好にするために（即ち、全反射特性の向上と表面
保護のために）光学薄膜３の屈折率は光導波路４の屈折
率よりも小さければよいので、こうした光学薄膜３はＳ
ｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２であっても
構わない。
【００４４】以上の図１〜図３及び図４（更には図５）
に示した光導波路装置又は光導波路とその作製方法によ
れば、プロトン交換に用いるマスク材がＳｉＯ2 とＴａ
2 Ｏ5 とを主成分とする混合膜２からなっているので、
この混合膜中のＳｉＯ2 分によってプロトン交換に使用
するリン酸等の処理剤に対するマスク作用が良好とな
り、かつ、Ｔａ2 Ｏ5 分によってリン酸等の処理剤に対
する耐エッチング性が良好となり、長時間のプロトン交
換工程及びアニール工程に対して膜の性質が保持され
る。従って、これらのＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 との併用に
よる相乗効果で、プロトン交換を十二分に行え、光導波
路内の光パワー密度を向上させると共に、アニール前に
マスク材を剥離する必要がなく、そのまま残すことがで
きる。
に示した光導波路装置又は光導波路とその作製方法によ
れば、プロトン交換に用いるマスク材がＳｉＯ2 とＴａ
2 Ｏ5 とを主成分とする混合膜２からなっているので、
この混合膜中のＳｉＯ2 分によってプロトン交換に使用
するリン酸等の処理剤に対するマスク作用が良好とな
り、かつ、Ｔａ2 Ｏ5 分によってリン酸等の処理剤に対
する耐エッチング性が良好となり、長時間のプロトン交
換工程及びアニール工程に対して膜の性質が保持され
る。従って、これらのＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 との併用に
よる相乗効果で、プロトン交換を十二分に行え、光導波
路内の光パワー密度を向上させると共に、アニール前に
マスク材を剥離する必要がなく、そのまま残すことがで
きる。
【００４５】図６は、本発明の第４の実施例による光導
波路装置の概略構成を示す。
波路装置の概略構成を示す。
【００４６】この図６に示す光導波路装置においては、
ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板
１上に、ＳｉＯ2 からなる第１層12ＡとＴａ2 Ｏ5 から
なる第２層12Ｂとの積層膜12が所定パターンに形成さ
れ、この積層膜12が存在しない領域12ａの基板１の表面
近傍に、プロトン交換により屈折率上昇領域（高屈折率
層）である光導波路４が形成されている。
ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板
１上に、ＳｉＯ2 からなる第１層12ＡとＴａ2 Ｏ5 から
なる第２層12Ｂとの積層膜12が所定パターンに形成さ
れ、この積層膜12が存在しない領域12ａの基板１の表面
近傍に、プロトン交換により屈折率上昇領域（高屈折率
層）である光導波路４が形成されている。
【００４７】図７は、本発明の第５の実施例による光導
波路装置の概略構成を示す。
波路装置の概略構成を示す。
【００４８】この図７に示す光導波路装置においては、
ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板
１上に、ＳｉＯ2 からなる第１層12ＡとＴａ2 Ｏ5 から
なる第２層12Ｂとの積層膜12が形成され、この積層膜12
のうち膜厚が薄い領域12ｂの基板１の表面近傍に、プロ
トン交換により屈折率上昇領域（高屈折率層）である光
導波路４が形成されている。
ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板
１上に、ＳｉＯ2 からなる第１層12ＡとＴａ2 Ｏ5 から
なる第２層12Ｂとの積層膜12が形成され、この積層膜12
のうち膜厚が薄い領域12ｂの基板１の表面近傍に、プロ
トン交換により屈折率上昇領域（高屈折率層）である光
導波路４が形成されている。
【００４９】図８は、本発明の第６の実施例による光導
波路装置の概略構成を示す。
波路装置の概略構成を示す。
【００５０】この図８に示す光導波路装置においては、
ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板
１上に、ＳｉＯ2 からなる第１層12ＡとＴａ2 Ｏ5 から
なる第２層12Ｂとの積層膜12が形成され、この積層膜12
が存在しない領域12ａの基板１の表面近傍に、プロトン
交換により屈折率上昇領域（高屈折率層）である光導波
路４が形成されている。そして、積層膜12及び光導波路
４の上には更に、保護膜又はクラッド膜となる光学薄膜
３が形成されている。この光学薄膜３の屈折率は光導波
路４の屈折率よりも小さい。
ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板
１上に、ＳｉＯ2 からなる第１層12ＡとＴａ2 Ｏ5 から
なる第２層12Ｂとの積層膜12が形成され、この積層膜12
が存在しない領域12ａの基板１の表面近傍に、プロトン
交換により屈折率上昇領域（高屈折率層）である光導波
路４が形成されている。そして、積層膜12及び光導波路
４の上には更に、保護膜又はクラッド膜となる光学薄膜
３が形成されている。この光学薄膜３の屈折率は光導波
路４の屈折率よりも小さい。
【００５１】次に、図９について、本発明に基づく光導
波路装置及び光導波路のうち、例えば上記した第４の実
施例による光導波路装置及び光導波路の作製方法をその
主要工程順に説明する。
波路装置及び光導波路のうち、例えば上記した第４の実
施例による光導波路装置及び光導波路の作製方法をその
主要工程順に説明する。
【００５２】まず、工程（ａ）において、ＬｉＮｂx Ｔ
ａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１上に、Ｓｉ
Ｏ2 からなる第１のターゲットを用いたスパッタリング
法により、ＳｉＯ2 層12Ａを形成する。そして、この上
に、Ｔａ2 Ｏ5 からなる第２のターゲットを用いたスパ
ッタリング法により、Ｔａ2 Ｏ5 層12Ｂを積層する。
ａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１上に、Ｓｉ
Ｏ2 からなる第１のターゲットを用いたスパッタリング
法により、ＳｉＯ2 層12Ａを形成する。そして、この上
に、Ｔａ2 Ｏ5 からなる第２のターゲットを用いたスパ
ッタリング法により、Ｔａ2 Ｏ5 層12Ｂを積層する。
【００５３】ＳｉＯ2 からなる第１層12ＡとＴａ2 Ｏ5
からなる第２層12Ｂとの積層膜12の構成の具体例として
は、第１層12ＡにＳｉＯ2 がほぼ 100モル％、第２層12
ＢにＴａ2 Ｏ5 がほぼ 100モル％である各ターゲットを
用い、スパッタリング法により、それぞれ 0.1μｍ程度
の厚さに成膜を行ってよい。なお、積層膜12の形成方法
としては、上記のターゲットを用いたスパッタリング法
以外、例えば真空蒸着法であってもよい。
からなる第２層12Ｂとの積層膜12の構成の具体例として
は、第１層12ＡにＳｉＯ2 がほぼ 100モル％、第２層12
ＢにＴａ2 Ｏ5 がほぼ 100モル％である各ターゲットを
用い、スパッタリング法により、それぞれ 0.1μｍ程度
の厚さに成膜を行ってよい。なお、積層膜12の形成方法
としては、上記のターゲットを用いたスパッタリング法
以外、例えば真空蒸着法であってもよい。
【００５４】そして、工程（ｂ）において、上記の積層
膜12上に、レジスト11を被着し、このレジスト11を幅３
μｍ程度のストライプにパターニングする。
膜12上に、レジスト11を被着し、このレジスト11を幅３
μｍ程度のストライプにパターニングする。
【００５５】工程（ｃ）では、パターニングしたレジス
ト11をマスク材として、ＳｉＯ2 膜12ＡとＴａ2 Ｏ5 膜
12Ｂとを同一パターンにパターニングする。この場合、
積層膜12のパターニングの方法の具体例としては、ＣＦ
4 ガスを用いたドライエッチング法があり、このドライ
エッチング法を用いることにより、基板１に損傷を与え
ることなく、積層膜12のパターニングを行うことができ
る。勿論、他の公知のエッチング法を適用してもよい。
ト11をマスク材として、ＳｉＯ2 膜12ＡとＴａ2 Ｏ5 膜
12Ｂとを同一パターンにパターニングする。この場合、
積層膜12のパターニングの方法の具体例としては、ＣＦ
4 ガスを用いたドライエッチング法があり、このドライ
エッチング法を用いることにより、基板１に損傷を与え
ることなく、積層膜12のパターニングを行うことができ
る。勿論、他の公知のエッチング法を適用してもよい。
【００５６】工程（ｄ）では、工程（ｃ）においてマス
ク材として用いたレジスト11を剥離する。
ク材として用いたレジスト11を剥離する。
【００５７】工程（ｅ）では、ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ
3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１の表面に、工程（ｄ）
においてパターニングされた積層膜12をマスク材として
用い、 230℃に加熱されたリン酸又はピロリン酸中にお
いて所定の時間プロトン交換を行い、積層膜12が存在し
ない領域12ａの基板１の表面近傍に光導波路４となり得
る屈折率上昇領域４を形成する。
3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１の表面に、工程（ｄ）
においてパターニングされた積層膜12をマスク材として
用い、 230℃に加熱されたリン酸又はピロリン酸中にお
いて所定の時間プロトン交換を行い、積層膜12が存在し
ない領域12ａの基板１の表面近傍に光導波路４となり得
る屈折率上昇領域４を形成する。
【００５８】なお、上記のプロトン交換後に、光導波路
４の非線形光学定数を回復するために、 300℃以上で所
定時間アニールを行うことが望ましい。この場合、積層
膜12はアニールによっても膜質が安定なために、アニー
ル前の剥離の必要がない。
４の非線形光学定数を回復するために、 300℃以上で所
定時間アニールを行うことが望ましい。この場合、積層
膜12はアニールによっても膜質が安定なために、アニー
ル前の剥離の必要がない。
【００５９】なお、図５に示したと同様に、図９におけ
る工程（ｅ）の後に、光導波路の保護膜又はクラッド膜
となる光学薄膜３を形成してよい。ここで、光導波路４
の導波特性を良好にするために光学薄膜３の屈折率は光
導波路４の屈折率よりも小さければよいので、こうした
光学薄膜３はＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合
膜であっても構わない。
る工程（ｅ）の後に、光導波路の保護膜又はクラッド膜
となる光学薄膜３を形成してよい。ここで、光導波路４
の導波特性を良好にするために光学薄膜３の屈折率は光
導波路４の屈折率よりも小さければよいので、こうした
光学薄膜３はＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合
膜であっても構わない。
【００６０】以上の図６〜図８及び図９に示した光導波
路装置又は光導波路とその作製方法によれば、プロトン
交換に用いるマスク材がＳｉＯ2 層12ＡとＴａ2 Ｏ5 層
12Ｂとの積層膜からなっているので、第１層12ＡのＳｉ
Ｏ2 によってプロトン交換に使用するリン酸等の処理剤
に対するマスク作用が良好となり、かつ、第２層12Ｂの
Ｔａ2 Ｏ5 によってリン酸等の処理剤に対する耐エッチ
ング性が良好となり、長時間のプロトン交換工程及びア
ニール工程に対して膜の性質が保持される。従って、こ
れらのＳｉＯ2 膜12ＡとＴａ2 Ｏ5 膜12Ｂとの併用によ
る相乗効果で、プロトン交換を十二分に行え、光導波路
内の光パワー密度を向上させると共に、アニール前にマ
スク材を剥離する必要がなく、そのまま残すことができ
る。
路装置又は光導波路とその作製方法によれば、プロトン
交換に用いるマスク材がＳｉＯ2 層12ＡとＴａ2 Ｏ5 層
12Ｂとの積層膜からなっているので、第１層12ＡのＳｉ
Ｏ2 によってプロトン交換に使用するリン酸等の処理剤
に対するマスク作用が良好となり、かつ、第２層12Ｂの
Ｔａ2 Ｏ5 によってリン酸等の処理剤に対する耐エッチ
ング性が良好となり、長時間のプロトン交換工程及びア
ニール工程に対して膜の性質が保持される。従って、こ
れらのＳｉＯ2 膜12ＡとＴａ2 Ｏ5 膜12Ｂとの併用によ
る相乗効果で、プロトン交換を十二分に行え、光導波路
内の光パワー密度を向上させると共に、アニール前にマ
スク材を剥離する必要がなく、そのまま残すことができ
る。
【００６１】図10は、本発明の第７の実施例による光導
波路装置及び光導波路の作製方法をその主要工程順に示
すものである。
波路装置及び光導波路の作製方法をその主要工程順に示
すものである。
【００６２】まず、工程（ａ）において、ＬｉＮｂx Ｔ
ａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１上に、Ｓｉ
Ｏ2 からなるターゲットを用いたスパッタリング法によ
り、ＳｉＯ2 膜12Ａを形成した後、図４の工程（ｂ）〜
（ｄ）で述べたと同様にＳｉＯ2 膜12Ａをパターニング
する。
ａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１上に、Ｓｉ
Ｏ2 からなるターゲットを用いたスパッタリング法によ
り、ＳｉＯ2 膜12Ａを形成した後、図４の工程（ｂ）〜
（ｄ）で述べたと同様にＳｉＯ2 膜12Ａをパターニング
する。
【００６３】工程（ｂ）では、Ｔａ2 Ｏ5 からなるター
ゲットを用いたスパッタリング法により、Ｔａ2 Ｏ5 膜
12ＢをＳｉＯ2 膜12Ａ上に積層する。
ゲットを用いたスパッタリング法により、Ｔａ2 Ｏ5 膜
12ＢをＳｉＯ2 膜12Ａ上に積層する。
【００６４】工程（ｃ）では、ＳｉＯ2 膜12Ａが存在し
ない領域12ａのＴａ2 Ｏ5 膜12Ｂを選択的に除去する。
これは、領域12ａを残して被着したレジスト（図示せ
ず）をマスク材としたエッチングによって行うことがで
きるが、こうしたマスク材を使用しないでいわゆるサイ
ドウォール技術によって領域12ａに面するＳｉＯ2 膜12
Ａの側面にＴａ2 Ｏ5 を残すことによっても行うことが
できる。
ない領域12ａのＴａ2 Ｏ5 膜12Ｂを選択的に除去する。
これは、領域12ａを残して被着したレジスト（図示せ
ず）をマスク材としたエッチングによって行うことがで
きるが、こうしたマスク材を使用しないでいわゆるサイ
ドウォール技術によって領域12ａに面するＳｉＯ2 膜12
Ａの側面にＴａ2 Ｏ5 を残すことによっても行うことが
できる。
【００６５】この工程（ｃ）によって、上記した図９の
工程（ｃ）においてＴａ2 Ｏ5 膜12Ｂに引き続いて下層
のＳｉＯ2 膜12Ａをエッチングする場合に比べて、比較
的エッチングされ難いＳｉＯ2 膜12Ａをまずエッチング
してパターニングしておいてからＴａ2 Ｏ5 膜12Ｂをエ
ッチングできるので、結果的に上下の両膜12Ｂ及び12Ａ
のパターニングを行い易くなる。また、領域12ａにある
ＳｉＯ2 膜12Ａはその側面もＴａ2 Ｏ5 膜12Ｂで被覆さ
れることになるため、次のプロトン交換時にＳｉＯ2 膜
12Ａが処理液によるエッチングから有効に保護されるこ
とになる。
工程（ｃ）においてＴａ2 Ｏ5 膜12Ｂに引き続いて下層
のＳｉＯ2 膜12Ａをエッチングする場合に比べて、比較
的エッチングされ難いＳｉＯ2 膜12Ａをまずエッチング
してパターニングしておいてからＴａ2 Ｏ5 膜12Ｂをエ
ッチングできるので、結果的に上下の両膜12Ｂ及び12Ａ
のパターニングを行い易くなる。また、領域12ａにある
ＳｉＯ2 膜12Ａはその側面もＴａ2 Ｏ5 膜12Ｂで被覆さ
れることになるため、次のプロトン交換時にＳｉＯ2 膜
12Ａが処理液によるエッチングから有効に保護されるこ
とになる。
【００６６】工程（ｄ）では、ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ
3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１の表面に、工程（ａ）
〜（ｃ）においてパターニングされたＳｉＯ2 膜12Ａと
Ｔａ2 Ｏ5 膜12Ｂとの積層膜12をマスク材として用い、
230℃に加熱されたリン酸又はピロリン酸中において所
定の時間プロトン交換を行い、積層膜12が存在しない領
域12ａの基板１の表面近傍に光導波路４となり得る屈折
率上昇領域４を形成する。
3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１の表面に、工程（ａ）
〜（ｃ）においてパターニングされたＳｉＯ2 膜12Ａと
Ｔａ2 Ｏ5 膜12Ｂとの積層膜12をマスク材として用い、
230℃に加熱されたリン酸又はピロリン酸中において所
定の時間プロトン交換を行い、積層膜12が存在しない領
域12ａの基板１の表面近傍に光導波路４となり得る屈折
率上昇領域４を形成する。
【００６７】なお、上記のプロトン交換後に、光導波路
４の非線形光学定数を回復するために、 300℃以上で所
定時間アニールを行うことが望ましい。この場合、積層
膜12はアニールによっても膜質が安定なために、アニー
ル前に剥離の必要がない。
４の非線形光学定数を回復するために、 300℃以上で所
定時間アニールを行うことが望ましい。この場合、積層
膜12はアニールによっても膜質が安定なために、アニー
ル前に剥離の必要がない。
【００６８】また、図５に示したと同様に、図10におけ
る工程（ｄ）の後に、上述したと同様に、光導波路の保
護膜又はクラッド膜となる光学薄膜３を形成してよい。
ここで、光導波路４の導波特性を良好にするために光学
薄膜３の屈折率は光導波路４の屈折率よりも小さければ
よいので、こうした光学薄膜３はＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5
を主成分とする混合膜であっても構わない。
る工程（ｄ）の後に、上述したと同様に、光導波路の保
護膜又はクラッド膜となる光学薄膜３を形成してよい。
ここで、光導波路４の導波特性を良好にするために光学
薄膜３の屈折率は光導波路４の屈折率よりも小さければ
よいので、こうした光学薄膜３はＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5
を主成分とする混合膜であっても構わない。
【００６９】以上の図10に示した光導波路装置又は光導
波路とその作製方法によれば、プロトン交換に用いるマ
スク材がＳｉＯ2 層12ＡとＴａ2 Ｏ5 層12Ｂとの積層膜
からなっているので、第１層12ＡのＳｉＯ2 によってプ
ロトン交換に使用するリン酸等の処理剤に対するマスク
作用が良好となり、かつ、第２層12ＢのＴａ2 Ｏ5 によ
ってリン酸等の処理剤に対する耐エッチング性が良好と
なり（これは更に、領域12ａにおける第１層のＳｉＯ2
膜12Ａの側面が第２層のＴａ2 Ｏ5 膜12Ｂによって被覆
されていることによってＳｉＯ2 膜12Ａを処理剤による
エッチングから有効に保護できる。）、長時間のプロト
ン交換工程及びアニール工程に対して膜の性質が保持さ
れる。従って、これらのＳｉＯ2 膜12ＡとＴａ2 Ｏ5 膜
12Ｂとの併用による相乗効果で、プロトン交換を十二分
に行え、光導波路内の光パワー密度を向上させると共
に、アニール前にマスク材を剥離する必要がなく、その
まま残すことができる。
波路とその作製方法によれば、プロトン交換に用いるマ
スク材がＳｉＯ2 層12ＡとＴａ2 Ｏ5 層12Ｂとの積層膜
からなっているので、第１層12ＡのＳｉＯ2 によってプ
ロトン交換に使用するリン酸等の処理剤に対するマスク
作用が良好となり、かつ、第２層12ＢのＴａ2 Ｏ5 によ
ってリン酸等の処理剤に対する耐エッチング性が良好と
なり（これは更に、領域12ａにおける第１層のＳｉＯ2
膜12Ａの側面が第２層のＴａ2 Ｏ5 膜12Ｂによって被覆
されていることによってＳｉＯ2 膜12Ａを処理剤による
エッチングから有効に保護できる。）、長時間のプロト
ン交換工程及びアニール工程に対して膜の性質が保持さ
れる。従って、これらのＳｉＯ2 膜12ＡとＴａ2 Ｏ5 膜
12Ｂとの併用による相乗効果で、プロトン交換を十二分
に行え、光導波路内の光パワー密度を向上させると共
に、アニール前にマスク材を剥離する必要がなく、その
まま残すことができる。
【００７０】図11は、本発明の第８の実施例による光導
波路装置の概略構成を示し、また、図12及び図13には、
図11に示す光導波路装置の作製方法を示す。図12及び図
13について、その作製方法を主要工程順に説明する。
波路装置の概略構成を示し、また、図12及び図13には、
図11に示す光導波路装置の作製方法を示す。図12及び図
13について、その作製方法を主要工程順に説明する。
【００７１】まず、図12の工程（ａ）において、単分極
化されたＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3（０≦ｘ≦１）から
なる基板１に、その分極方向に第１の電極21及び第２の
電極22を設け、少なくとも第１の電極21は最終的に得る
分極反転構造26のパターンに対応するパターンに形成す
る。
化されたＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3（０≦ｘ≦１）から
なる基板１に、その分極方向に第１の電極21及び第２の
電極22を設け、少なくとも第１の電極21は最終的に得る
分極反転構造26のパターンに対応するパターンに形成す
る。
【００７２】そして、 150℃以下（又は未満）の温度に
おいて、第１及び第２の電極21−22間に、上記ＬｉＮｂ
x Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）材料の自発分極の負側
が負電位、正側を正電位となるように１kV/mm 〜100kV/
mmの電界を印加する。この電界印加によって工程（ｂ）
（この図では、電極21及び22を除去している。）に示す
ように、所定幅及びピッチの局部分極反転域24からなる
周期分極反転構造26をＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦
ｘ≦１）基板１に形成する。
おいて、第１及び第２の電極21−22間に、上記ＬｉＮｂ
x Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）材料の自発分極の負側
が負電位、正側を正電位となるように１kV/mm 〜100kV/
mmの電界を印加する。この電界印加によって工程（ｂ）
（この図では、電極21及び22を除去している。）に示す
ように、所定幅及びピッチの局部分極反転域24からなる
周期分極反転構造26をＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦
ｘ≦１）基板１に形成する。
【００７３】ここでは、具体例として、電界を加えるこ
とによって周期分極反転構造26を作製する方法を示した
が、他の方法によって周期分極反転構造26を得ても構わ
ない。
とによって周期分極反転構造26を作製する方法を示した
が、他の方法によって周期分極反転構造26を得ても構わ
ない。
【００７４】そして、工程（ｃ）において、工程（ｂ）
により作製されたＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦
１）からなる基板１上に、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成
分とする混合ターゲットを用いたスパッタリング法によ
り、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２を形
成する。
により作製されたＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦
１）からなる基板１上に、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成
分とする混合ターゲットを用いたスパッタリング法によ
り、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２を形
成する。
【００７５】混合膜２の形成方法としては、ＳｉＯ2 と
Ｔａ2 Ｏ5 を主成分とする混合ターゲットを用いたスパ
ッタリング法以外であっても構わない。ＳｉＯ2 とＴａ
2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２の構成の具体例として
は、ＳｉＯ2 が60モル％、Ｔａ2 Ｏ5 が40モル％である
組成の混合ターゲットを用い、スパッタリング法によ
り、 0.1μｍ程度の厚さに混合膜２の成膜を行ってよ
い。
Ｔａ2 Ｏ5 を主成分とする混合ターゲットを用いたスパ
ッタリング法以外であっても構わない。ＳｉＯ2 とＴａ
2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２の構成の具体例として
は、ＳｉＯ2 が60モル％、Ｔａ2 Ｏ5 が40モル％である
組成の混合ターゲットを用い、スパッタリング法によ
り、 0.1μｍ程度の厚さに混合膜２の成膜を行ってよ
い。
【００７６】なお、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とす
る混合膜２の組成は、ＳｉＯ2 が２モル％以上、Ｔａ2
Ｏ5 が２モル％以上であればよい（但し、上述したと同
様の理由から、ＳｉＯ2 を50モル％以上とするのがよ
い）。或いは、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混
合膜２は、ＳｉＯ2 が２モル％以上、Ｔａ2 Ｏ5 が２モ
ル％以上である組成の混合焼結ターゲットを用いたスパ
ッタリング法により作製された膜であってよい。混合膜
２の形成方法としては、上記の混合ターゲットを用いた
スパッタリング法以外の例えば真空蒸着法であってもよ
い。
る混合膜２の組成は、ＳｉＯ2 が２モル％以上、Ｔａ2
Ｏ5 が２モル％以上であればよい（但し、上述したと同
様の理由から、ＳｉＯ2 を50モル％以上とするのがよ
い）。或いは、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混
合膜２は、ＳｉＯ2 が２モル％以上、Ｔａ2 Ｏ5 が２モ
ル％以上である組成の混合焼結ターゲットを用いたスパ
ッタリング法により作製された膜であってよい。混合膜
２の形成方法としては、上記の混合ターゲットを用いた
スパッタリング法以外の例えば真空蒸着法であってもよ
い。
【００７７】そして、工程（ｄ）において、混合膜２上
に、レジスト11を被着し、このレジスト11を幅３μｍ程
度のストライプにパターニングする。
に、レジスト11を被着し、このレジスト11を幅３μｍ程
度のストライプにパターニングする。
【００７８】工程（ｅ）では、パターニングしたレジス
ト11をマスク材として、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分
とする混合膜２をパターニングする。この場合、混合膜
２のパターニングの方法の具体例としては、ＣＦ4 ガス
を用いたドライエッチング法があり、このドライエッチ
ング法を用いることにより、基板１に損傷を与えること
なく、混合膜２のパターニングを行うことができる。勿
論、他の公知のエッチング法を適用してもよい。
ト11をマスク材として、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分
とする混合膜２をパターニングする。この場合、混合膜
２のパターニングの方法の具体例としては、ＣＦ4 ガス
を用いたドライエッチング法があり、このドライエッチ
ング法を用いることにより、基板１に損傷を与えること
なく、混合膜２のパターニングを行うことができる。勿
論、他の公知のエッチング法を適用してもよい。
【００７９】工程（ｆ）では、工程（ｉ）においてマス
ク材として用いたレジスト11を剥離する。
ク材として用いたレジスト11を剥離する。
【００８０】工程（ｇ）では、ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ
3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１の表面に、工程（ｅ）
においてパターニングされたＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主
成分とする混合膜２をマスク材として用い、 230℃に加
熱されたリン酸又はピロリン酸中において所定の時間プ
ロトン交換を行い、混合膜２が存在しない領域２ａの基
板１の表面近傍に光導波路４となり得る屈折率上昇領域
４を形成する。
3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１の表面に、工程（ｅ）
においてパターニングされたＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主
成分とする混合膜２をマスク材として用い、 230℃に加
熱されたリン酸又はピロリン酸中において所定の時間プ
ロトン交換を行い、混合膜２が存在しない領域２ａの基
板１の表面近傍に光導波路４となり得る屈折率上昇領域
４を形成する。
【００８１】さらに、図12に示す光導波路装置は、工程
（ｇ）の後に、光導波路４の非線形光学定数を回復する
ために、 300℃以上で所定時間アニールを施すことが望
ましい。この場合、混合膜２はアニールによっても膜質
が安定なために、アニール前に剥離の必要がない。
（ｇ）の後に、光導波路４の非線形光学定数を回復する
ために、 300℃以上で所定時間アニールを施すことが望
ましい。この場合、混合膜２はアニールによっても膜質
が安定なために、アニール前に剥離の必要がない。
【００８２】また、工程（ｇ）の後に、光導波路４の保
護膜又はクラッド膜として光学薄膜３を形成しても構わ
ない。ここで、光学薄膜３の屈折率は光導波路４の屈折
率よりも小さければよく、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成
分とする混合膜２であっても構わない。
護膜又はクラッド膜として光学薄膜３を形成しても構わ
ない。ここで、光学薄膜３の屈折率は光導波路４の屈折
率よりも小さければよく、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成
分とする混合膜２であっても構わない。
【００８３】なお、図12の工程（ａ）及び（ｂ）の分極
反転域24の形成を図13について更に説明すると、分極反
転域24を形成する厚さ 100μｍに加工されたＬｉＮｂx
Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）、例えばリチウムナイオ
ベート（ＬＮ）からなる基板１には、自発分極が正であ
る＋ｃ面上及び負である−ｃ面上に厚さ 0.2μｍのアル
ミニウム膜をスパッタリングで形成した後、リソグラフ
ィーの手法を用いて＋ｃ面上に分極反転域に対応するア
ルミニウム電極パターン（第１の電極）21が形成されて
いる。
反転域24の形成を図13について更に説明すると、分極反
転域24を形成する厚さ 100μｍに加工されたＬｉＮｂx
Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）、例えばリチウムナイオ
ベート（ＬＮ）からなる基板１には、自発分極が正であ
る＋ｃ面上及び負である−ｃ面上に厚さ 0.2μｍのアル
ミニウム膜をスパッタリングで形成した後、リソグラフ
ィーの手法を用いて＋ｃ面上に分極反転域に対応するア
ルミニウム電極パターン（第１の電極）21が形成されて
いる。
【００８４】例えば、＋ｃ面上のアルミニウム電極21
は、ＬＮ基板１のＸ軸方向に幅 0.5μｍ、Ｙ軸方向に長
さ５mmの帯状電極として、Ｘ軸方向に 3.0μｍ周期で６
mmの領域に亘って平行帯状にパターニングされている。
このとき、Ｘ軸方向に幅 1.5μｍの分極反転域24を形成
するための電極21の幅は分極反転域24の幅の１／２以下
であるのがよく、例えば 0.5μｍでよい。−ｃ面上には
アルミニウム電極（第２の電極）22が全面に形成されて
いる。
は、ＬＮ基板１のＸ軸方向に幅 0.5μｍ、Ｙ軸方向に長
さ５mmの帯状電極として、Ｘ軸方向に 3.0μｍ周期で６
mmの領域に亘って平行帯状にパターニングされている。
このとき、Ｘ軸方向に幅 1.5μｍの分極反転域24を形成
するための電極21の幅は分極反転域24の幅の１／２以下
であるのがよく、例えば 0.5μｍでよい。−ｃ面上には
アルミニウム電極（第２の電極）22が全面に形成されて
いる。
【００８５】このようなＬＮ試料31において、第１の電
極21と第２の電極22との間に、第１の電極21には正電
位、第２の電極22には負電位となる電界を印加すると、
基板１の自発分極はその自由エネルギーが小となるよう
に分極の向きを変える。
極21と第２の電極22との間に、第１の電極21には正電
位、第２の電極22には負電位となる電界を印加すると、
基板１の自発分極はその自由エネルギーが小となるよう
に分極の向きを変える。
【００８６】図13中には、分極の向きを矢印で示してい
る。即ち、電界印加前では、ＬＮ基板１の自発分極の正
の方向は一様に第１の電極21側であったのに対し（矢印
ｄ）、電界印加時では第１の電極21と第２の電極22に挟
まれた領域は第２の電極22側にその分極の向きを変え
（矢印ｈ）、分極反転域24を電極21のパターンに対応し
て形成する。更に、電界印加を終了しても、双安定性の
ために、分極反転域24では自発分極の正の方向は第２の
電極22側に保持される。この現象を分極反転と呼ぶ。
る。即ち、電界印加前では、ＬＮ基板１の自発分極の正
の方向は一様に第１の電極21側であったのに対し（矢印
ｄ）、電界印加時では第１の電極21と第２の電極22に挟
まれた領域は第２の電極22側にその分極の向きを変え
（矢印ｈ）、分極反転域24を電極21のパターンに対応し
て形成する。更に、電界印加を終了しても、双安定性の
ために、分極反転域24では自発分極の正の方向は第２の
電極22側に保持される。この現象を分極反転と呼ぶ。
【００８７】分極反転域24は、第１の電極21の直下でＺ
軸方向に発生及び成長するだけでなく、電極21の両側か
らＸ軸方向にもそれぞれ幅 0.5μｍ程度に成長する。従
って、第１の電極21の幅が 0.5μｍに形成されていて
も、分極反転域の幅を 1.5μｍにすることができる。こ
うして、厚さ 100μｍのＬＮ基板１に、そのＸ軸方向に
幅 1.5μｍ、Ｙ軸方向に長さ５mm、Ｚ軸方向に深さ 100
μｍの局所分極反転域24が、Ｘ軸方向に周期３μｍで６
mmの領域に亘って層状に間欠的に形成されている。
軸方向に発生及び成長するだけでなく、電極21の両側か
らＸ軸方向にもそれぞれ幅 0.5μｍ程度に成長する。従
って、第１の電極21の幅が 0.5μｍに形成されていて
も、分極反転域の幅を 1.5μｍにすることができる。こ
うして、厚さ 100μｍのＬＮ基板１に、そのＸ軸方向に
幅 1.5μｍ、Ｙ軸方向に長さ５mm、Ｚ軸方向に深さ 100
μｍの局所分極反転域24が、Ｘ軸方向に周期３μｍで６
mmの領域に亘って層状に間欠的に形成されている。
【００８８】この場合、上記の電極幅と分極反転域幅に
関しては、分極反転を行う第１の電極21の幅Ｗを、目的
とする局所分極反転域幅Ｗｉの１／２以下、特に１／10
〜１／２とするときには、非線形光学材料であるＬＮ基
板１に対する局所分極反転域の形成を制御性良く行える
ことが確認されている（なお、Ｐは分極反転域24のピッ
チである）。
関しては、分極反転を行う第１の電極21の幅Ｗを、目的
とする局所分極反転域幅Ｗｉの１／２以下、特に１／10
〜１／２とするときには、非線形光学材料であるＬＮ基
板１に対する局所分極反転域の形成を制御性良く行える
ことが確認されている（なお、Ｐは分極反転域24のピッ
チである）。
【００８９】即ち、一般的には、ＬＮ単結晶のような基
板に電圧を印加したとき、基板内部に発生する反転電界
が電極中央下部と電極側縁下部と電極が無い領域下部と
で異なる。図13の構成では、第１の電極21上の電荷は電
極側縁51に集まる性質があるため、この電極側縁51の下
部で電気力線の密度が大きくなり、電界強度は最も大と
なる。これに次いで、電極中央部52の下部が大きく、電
極のない領域53の下部が最も小である。
板に電圧を印加したとき、基板内部に発生する反転電界
が電極中央下部と電極側縁下部と電極が無い領域下部と
で異なる。図13の構成では、第１の電極21上の電荷は電
極側縁51に集まる性質があるため、この電極側縁51の下
部で電気力線の密度が大きくなり、電界強度は最も大と
なる。これに次いで、電極中央部52の下部が大きく、電
極のない領域53の下部が最も小である。
【００９０】局所分極反転域の発生及び成長速度は、電
界強度が大きいほど速い性質があるため、上記した３箇
所の中で最も電界強度が大きい電極側縁51の下部で局所
分極反転域が最も大きく発生及び成長し、面積が広がり
易い。次いで局所分極反転域の面積が広がり易いのは、
電極内部52の下部であり、最も広がりにくいのは電極の
ない領域（即ち、電極21−21に挟まれた領域）53の下部
である。
界強度が大きいほど速い性質があるため、上記した３箇
所の中で最も電界強度が大きい電極側縁51の下部で局所
分極反転域が最も大きく発生及び成長し、面積が広がり
易い。次いで局所分極反転域の面積が広がり易いのは、
電極内部52の下部であり、最も広がりにくいのは電極の
ない領域（即ち、電極21−21に挟まれた領域）53の下部
である。
【００９１】従って、目的とする局所分極反転域幅の２
分の１以下の幅で第１の電極21を形成すると（例えば図
13の場合）、第１の電極21の電極面積に対する電極側縁
の長さの比が大になり、第１の電極21下に形成される局
所分極反転域の発生及び成長は電極側縁での発生及び成
長が支配的となる。
分の１以下の幅で第１の電極21を形成すると（例えば図
13の場合）、第１の電極21の電極面積に対する電極側縁
の長さの比が大になり、第１の電極21下に形成される局
所分極反転域の発生及び成長は電極側縁での発生及び成
長が支配的となる。
【００９２】この結果、第１の電極21の下部と第１の電
極21−21に挟まれた領域53の下部の局所分極反転域の発
生及び成長の速度の差が大きくなるため、不均一な局所
分極反転域が形成されることを回避して、制御性よく周
期分極反転構造を得ることができる。
極21−21に挟まれた領域53の下部の局所分極反転域の発
生及び成長の速度の差が大きくなるため、不均一な局所
分極反転域が形成されることを回避して、制御性よく周
期分極反転構造を得ることができる。
【００９３】ところが、上記の電極幅Ｗを上記のように
規定しない場合、ある領域では局所分極反転域24の幅Ｗ
ｉが電極21の幅Ｗに対して大となって分極反転が起こっ
たり、他の領域では電極21の側縁の部分のみが反転して
局所分極反転域が電極21の中央部下には形成されず、電
極21の下部に一様に形成されないことがある。こうした
局所分極反転域で構成される周期分極反転構造は、理論
上最も高変換効率である周期分極反転構造（即ち、分極
反転域の幅ＷｉがそのピッチＰの１／２であるとき）と
形状が異なることになり、第２高調波出力の低下を招い
てしまう。
規定しない場合、ある領域では局所分極反転域24の幅Ｗ
ｉが電極21の幅Ｗに対して大となって分極反転が起こっ
たり、他の領域では電極21の側縁の部分のみが反転して
局所分極反転域が電極21の中央部下には形成されず、電
極21の下部に一様に形成されないことがある。こうした
局所分極反転域で構成される周期分極反転構造は、理論
上最も高変換効率である周期分極反転構造（即ち、分極
反転域の幅ＷｉがそのピッチＰの１／２であるとき）と
形状が異なることになり、第２高調波出力の低下を招い
てしまう。
【００９４】本実施例においては、ＬＮ基板１をまず単
分極化するには、そのキュリー温度直下の例えば1200℃
程度まで昇温して一定の方向に外部直流電圧を全面的に
印加することによって、全面的にｃ軸方向を揃えてよ
い。
分極化するには、そのキュリー温度直下の例えば1200℃
程度まで昇温して一定の方向に外部直流電圧を全面的に
印加することによって、全面的にｃ軸方向を揃えてよ
い。
【００９５】そして、分極反転域は、 150℃以下（又は
未満）の例えば室温において１kV/mm 〜100kV/mmの電界
印加を行った。この電界範囲によって、形状の制御性を
良くし、またＬＮ基板の表面の汚染や、熱によるイオン
電流の発生を回避して、これによる結晶性の劣化を生じ
ることなく分極反転域を形成することができる。
未満）の例えば室温において１kV/mm 〜100kV/mmの電界
印加を行った。この電界範囲によって、形状の制御性を
良くし、またＬＮ基板の表面の汚染や、熱によるイオン
電流の発生を回避して、これによる結晶性の劣化を生じ
ることなく分極反転域を形成することができる。
【００９６】例えば、ＬＮ基板１の自発分極を反転する
ために、第１の電極21と第２の電極22との間に電界を印
加して2600Ｖの電圧（基板厚が 0.1mmであるから、電界
にすると26kV/mm)を発生させることができる。
ために、第１の電極21と第２の電極22との間に電界を印
加して2600Ｖの電圧（基板厚が 0.1mmであるから、電界
にすると26kV/mm)を発生させることができる。
【００９７】このため、電極間に起きる放電を防止する
ために試料を不活性液体（例えばロイナート：住友スリ
ーエム社製）中に浸漬して電界印加を行う。
ために試料を不活性液体（例えばロイナート：住友スリ
ーエム社製）中に浸漬して電界印加を行う。
【００９８】図14には、分極反転域24を周期的に形成し
た周期分極反転構造26を有し、これを横切るようにその
周期反転方向に光導波路４をピロリン酸による処理や拡
散法等の周知の方法によって形成したＳＨＧ素子41の一
例を拡大して示している。なお、図中の一点鎖線２は、
光導波路４を選択的に形成するためのマスク材である。
た周期分極反転構造26を有し、これを横切るようにその
周期反転方向に光導波路４をピロリン酸による処理や拡
散法等の周知の方法によって形成したＳＨＧ素子41の一
例を拡大して示している。なお、図中の一点鎖線２は、
光導波路４を選択的に形成するためのマスク材である。
【００９９】以上の図11〜図14に示した光導波路装置又
は光導波路とその作製方法によれば、プロトン交換に用
いるマスク材がＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 とを主成分とする
混合膜２からなっているので、この混合膜中のＳｉＯ2
分によってプロトン交換に使用するリン酸等の処理剤に
対するマスク作用が良好となり、かつ、Ｔａ2 Ｏ5 分に
よってリン酸等の処理剤に対する耐エッチング性が良好
となり、長時間のプロトン交換工程及びアニール工程に
対して膜の性質が保持される。従って、これらのＳｉＯ
2 とＴａ2 Ｏ5 との併用による相乗効果で、プロトン交
換を十二分に行え、光導波路内の光パワー密度を向上さ
せると共に、アニール前にマスク材を剥離する必要がな
く、そのまま残すことができる。
は光導波路とその作製方法によれば、プロトン交換に用
いるマスク材がＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 とを主成分とする
混合膜２からなっているので、この混合膜中のＳｉＯ2
分によってプロトン交換に使用するリン酸等の処理剤に
対するマスク作用が良好となり、かつ、Ｔａ2 Ｏ5 分に
よってリン酸等の処理剤に対する耐エッチング性が良好
となり、長時間のプロトン交換工程及びアニール工程に
対して膜の性質が保持される。従って、これらのＳｉＯ
2 とＴａ2 Ｏ5 との併用による相乗効果で、プロトン交
換を十二分に行え、光導波路内の光パワー密度を向上さ
せると共に、アニール前にマスク材を剥離する必要がな
く、そのまま残すことができる。
【０１００】しかも、局所分極反転域24を有するＳＨＧ
素子41は、光導波路４への入射光（例えば近赤外レーザ
光）を周波数（又は波長）変換し、第２高調波（例えば
青色レーザ光）を取り出すための光第２高調波発生素子
として、周期分極反転構造26の周期と入射光の波長とを
所定の関係にすることによって高効率の波長変換を行え
るものとなる。
素子41は、光導波路４への入射光（例えば近赤外レーザ
光）を周波数（又は波長）変換し、第２高調波（例えば
青色レーザ光）を取り出すための光第２高調波発生素子
として、周期分極反転構造26の周期と入射光の波長とを
所定の関係にすることによって高効率の波長変換を行え
るものとなる。
【０１０１】図15は、このＳＨＧ素子41を組み込んだレ
ーザ光源装置の一例を示すものである。即ち、電源５で
駆動される半導体レーザ７と保護膜19付きのＳＨＧ素子
41とが導波損失が小となるように互いに直接的に接合
（Butt Coupling)されるように枠体８に取付けられ、半
導体レーザ７のレーザチップ７Ａから出射されたレーザ
光Ｌ1 は、その電界方向がＳＨＧ素子41の分極方向（Ｚ
方向）と一致した状態で入射し、光導波路４を経て第２
高調波Ｌ2 へと変換される。
ーザ光源装置の一例を示すものである。即ち、電源５で
駆動される半導体レーザ７と保護膜19付きのＳＨＧ素子
41とが導波損失が小となるように互いに直接的に接合
（Butt Coupling)されるように枠体８に取付けられ、半
導体レーザ７のレーザチップ７Ａから出射されたレーザ
光Ｌ1 は、その電界方向がＳＨＧ素子41の分極方向（Ｚ
方向）と一致した状態で入射し、光導波路４を経て第２
高調波Ｌ2 へと変換される。
【０１０２】図16は、レンズ接合の例であって、レーザ
光Ｌ1 はコリメータレンズ９で平行光とされ、更に、フ
ォーカスレンズ13でＳＨＧ素子41の光導波路４に導入さ
れ、第２高調波Ｌ2 へと変換されて射出される。
光Ｌ1 はコリメータレンズ９で平行光とされ、更に、フ
ォーカスレンズ13でＳＨＧ素子41の光導波路４に導入さ
れ、第２高調波Ｌ2 へと変換されて射出される。
【０１０３】図17は、本発明の第９の実施例による光導
波路装置の概略構成を示し、また、図18には、図17に示
す光導波路装置の作製方法を示す。
波路装置の概略構成を示し、また、図18には、図17に示
す光導波路装置の作製方法を示す。
【０１０４】まず、図18に示す工程（ａ）において、Ｌ
ｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１
上に、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合ターゲ
ットを用いたスパッタリング法により、ＳｉＯ2 とＴａ
2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２を形成する。
ｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１
上に、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合ターゲ
ットを用いたスパッタリング法により、ＳｉＯ2 とＴａ
2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２を形成する。
【０１０５】ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合
膜２の構成の具体例としては、ＳｉＯ2 が60モル％、Ｔ
ａ2 Ｏ5 が40モル％である組成の混合ターゲットを用
い、スパッタリング法により、 0.1μｍ程度の厚さに混
合膜２の成膜を行ってよい。
膜２の構成の具体例としては、ＳｉＯ2 が60モル％、Ｔ
ａ2 Ｏ5 が40モル％である組成の混合ターゲットを用
い、スパッタリング法により、 0.1μｍ程度の厚さに混
合膜２の成膜を行ってよい。
【０１０６】なお、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とす
る混合膜２の組成は、ＳｉＯ2 が２モル％以上、Ｔａ2
Ｏ5 が２モル％以上であればよい（但し、上述したと同
様の理由から、ＳｉＯ2 を50モル％以上とするのがよ
い）。或いは、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混
合膜２は、ＳｉＯ2 が２モル％以上、Ｔａ2 Ｏ5 が２モ
ル％以上である混合焼結ターゲットを用いたスパッタリ
ング法により作製された膜であってよい。混合膜２の形
成方法としては、上記の混合ターゲットを用いたスパッ
タリング法以外の例えば真空蒸着法であってもよい。
る混合膜２の組成は、ＳｉＯ2 が２モル％以上、Ｔａ2
Ｏ5 が２モル％以上であればよい（但し、上述したと同
様の理由から、ＳｉＯ2 を50モル％以上とするのがよ
い）。或いは、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混
合膜２は、ＳｉＯ2 が２モル％以上、Ｔａ2 Ｏ5 が２モ
ル％以上である混合焼結ターゲットを用いたスパッタリ
ング法により作製された膜であってよい。混合膜２の形
成方法としては、上記の混合ターゲットを用いたスパッ
タリング法以外の例えば真空蒸着法であってもよい。
【０１０７】そして、工程（ｂ）において、混合膜２上
に、レジスト11を被着し、このレジスト11を幅３μｍ程
度のストライプにパターニングする。
に、レジスト11を被着し、このレジスト11を幅３μｍ程
度のストライプにパターニングする。
【０１０８】工程（ｃ）では、パターニングしたレジス
ト11をマスク材として、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分
とする混合膜２をパターニングする。この場合、混合膜
２のパターニングの方法の具体例としては、ＣＦ4 ガス
を用いたドライエッチング法があり、このドライエッチ
ング法を用いることにより、基板１に損傷を与えること
なく混合膜２のパターニングを行うことができる。勿
論、他の公知のエッチング法を適用してもよい。
ト11をマスク材として、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分
とする混合膜２をパターニングする。この場合、混合膜
２のパターニングの方法の具体例としては、ＣＦ4 ガス
を用いたドライエッチング法があり、このドライエッチ
ング法を用いることにより、基板１に損傷を与えること
なく混合膜２のパターニングを行うことができる。勿
論、他の公知のエッチング法を適用してもよい。
【０１０９】工程（ｄ）では、工程（ｃ）においてマス
ク材として用いたレジスト11を剥離する。
ク材として用いたレジスト11を剥離する。
【０１１０】工程（ｅ）では、ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ
3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１の表面に、工程（ｄ）
においてパターニングされたＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主
成分とする混合膜２をマスク材として用い、 230℃に加
熱されたリン酸又はピロリン酸中において所定の時間
（例えば20分間）プロトン交換を行い、混合膜２が存在
しない領域２ａの基板１の表面近傍に屈折率上昇領域50
を形成する。
3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１の表面に、工程（ｄ）
においてパターニングされたＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主
成分とする混合膜２をマスク材として用い、 230℃に加
熱されたリン酸又はピロリン酸中において所定の時間
（例えば20分間）プロトン交換を行い、混合膜２が存在
しない領域２ａの基板１の表面近傍に屈折率上昇領域50
を形成する。
【０１１１】工程（ｆ）では、 250℃から 450℃の温度
範囲に保持することにより、工程（ｅ）において得られ
た屈折率上昇領域50を拡散させ、屈折率が徐々に変化す
る屈折率上昇領域51を形成する。この領域51によって導
波損失を小さくできる。
範囲に保持することにより、工程（ｅ）において得られ
た屈折率上昇領域50を拡散させ、屈折率が徐々に変化す
る屈折率上昇領域51を形成する。この領域51によって導
波損失を小さくできる。
【０１１２】工程（ｇ）では、ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ
3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１の表面に、工程（ｄ）
においてパターニングされたＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主
成分とする混合膜２をマスク材として用い、 230℃に加
熱されたリン酸又はピロリン酸中において所定の時間
（例えば２時間）プロトン交換を行い、工程（ｅ）又は
工程（ｆ）によって得られた屈折率上昇領域51にさらに
屈折率上昇領域52を形成する。
3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１の表面に、工程（ｄ）
においてパターニングされたＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主
成分とする混合膜２をマスク材として用い、 230℃に加
熱されたリン酸又はピロリン酸中において所定の時間
（例えば２時間）プロトン交換を行い、工程（ｅ）又は
工程（ｆ）によって得られた屈折率上昇領域51にさらに
屈折率上昇領域52を形成する。
【０１１３】以上の図18に示した光導波路の作製方法に
より、図17に示す複雑な屈折率上昇領域を有する光導波
路４を高度な位置合わせ工程を行うことなしに、容易な
方法にて形成することができる。さらに、光導波路４を
形成する際に用いたマスク材２を剥離する工程を省略す
ることができる。
より、図17に示す複雑な屈折率上昇領域を有する光導波
路４を高度な位置合わせ工程を行うことなしに、容易な
方法にて形成することができる。さらに、光導波路４を
形成する際に用いたマスク材２を剥離する工程を省略す
ることができる。
【０１１４】即ち、プロトン交換に用いるマスク材がＳ
ｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 とを主成分とする混合膜２からなっ
ているので、この混合膜中のＳｉＯ2 分によってプロト
ン交換に使用するリン酸等の処理剤に対するマスク作用
が良好となり、かつ、Ｔａ2Ｏ5 分によってリン酸等の
処理剤に対する耐エッチング性が良好となり、長時間及
び複数回のプロトン交換工程に対して混合膜２をそのま
ま使用しても膜の性質が保持される。従って、これらの
ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 との併用による相乗効果で、プロ
トン交換を十二分に行え、光導波路内の光パワー密度を
向上させることができる。
ｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 とを主成分とする混合膜２からなっ
ているので、この混合膜中のＳｉＯ2 分によってプロト
ン交換に使用するリン酸等の処理剤に対するマスク作用
が良好となり、かつ、Ｔａ2Ｏ5 分によってリン酸等の
処理剤に対する耐エッチング性が良好となり、長時間及
び複数回のプロトン交換工程に対して混合膜２をそのま
ま使用しても膜の性質が保持される。従って、これらの
ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 との併用による相乗効果で、プロ
トン交換を十二分に行え、光導波路内の光パワー密度を
向上させることができる。
【０１１５】さらに、図17に示す光導波路装置は、図18
の工程（ｇ）の後に、アニールを施しても構わない。こ
の場合は、工程（ｆ）でのアニールと共に２回のアニー
ルを行うことになるが、混合膜２は耐アニール性が十分
であるため、２回目のアニールの前に剥離して付け直す
必要がなく、そのまま使用できる。なお、混合膜２は光
導波路装置に残しても差し支えない。
の工程（ｇ）の後に、アニールを施しても構わない。こ
の場合は、工程（ｆ）でのアニールと共に２回のアニー
ルを行うことになるが、混合膜２は耐アニール性が十分
であるため、２回目のアニールの前に剥離して付け直す
必要がなく、そのまま使用できる。なお、混合膜２は光
導波路装置に残しても差し支えない。
【０１１６】また、工程（ｇ）の後に、上述したと同様
に、光導波路４の保護膜又はクラッド膜として光学薄膜
３を形成しても構わない。ここで、光学薄膜３は、光学
薄膜３の屈折率は光導波路４の屈折率よりも小さければ
よく、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5を主成分とする混合膜２で
あっても構わない。
に、光導波路４の保護膜又はクラッド膜として光学薄膜
３を形成しても構わない。ここで、光学薄膜３は、光学
薄膜３の屈折率は光導波路４の屈折率よりも小さければ
よく、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5を主成分とする混合膜２で
あっても構わない。
【０１１７】また、図18の工程（ｈ）に示すように、図
11〜図14で述べたと同様にして局所分極反転域24を形成
することができる。こうした局所分極反転域24による周
期分極反転構造26を有する装置はＳＨＧ素子として使用
可能であり、屈折率が徐々に変化する領域51の存在によ
って波長変換効率も向上する。
11〜図14で述べたと同様にして局所分極反転域24を形成
することができる。こうした局所分極反転域24による周
期分極反転構造26を有する装置はＳＨＧ素子として使用
可能であり、屈折率が徐々に変化する領域51の存在によ
って波長変換効率も向上する。
【０１１８】図19は、本発明の第10の実施例による光導
波路装置の概略構成を示し、また、図20には、図19に示
す光導波路装置の作製方法を示す。
波路装置の概略構成を示し、また、図20には、図19に示
す光導波路装置の作製方法を示す。
【０１１９】まず、図20の工程（ａ）において、ＬｉＮ
ｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１上
に、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合ターゲッ
トを用いたスパッタリング法により、ＳｉＯ2 とＴａ2
Ｏ5 を主成分とする混合膜２を形成する。
ｂx Ｔａ(1-X) Ｏ3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１上
に、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合ターゲッ
トを用いたスパッタリング法により、ＳｉＯ2 とＴａ2
Ｏ5 を主成分とする混合膜２を形成する。
【０１２０】混合膜２の形成方法は、ＳｉＯ2 とＴａ2
Ｏ5 を主成分とする混合ターゲットを用いたスパッタリ
ング法以外であっても構わない。ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5
を主成分とする混合膜２の構成の具体例としては、Ｓｉ
Ｏ2 が60モル％、Ｔａ2 Ｏ5が40モル％である組成の混
合ターゲットを用い、スパッタリング法により、 0.1μ
ｍ程度の厚さに混合膜２の成膜を行ってよい。
Ｏ5 を主成分とする混合ターゲットを用いたスパッタリ
ング法以外であっても構わない。ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5
を主成分とする混合膜２の構成の具体例としては、Ｓｉ
Ｏ2 が60モル％、Ｔａ2 Ｏ5が40モル％である組成の混
合ターゲットを用い、スパッタリング法により、 0.1μ
ｍ程度の厚さに混合膜２の成膜を行ってよい。
【０１２１】なお、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とす
る混合膜２の組成は、ＳｉＯ2 が２モル％以上、Ｔａ2
Ｏ5 が２モル％以上であればよい（但し、上述したと同
様の理由から、ＳｉＯ2 を50モル％以上とするのがよ
い）。或いは、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混
合膜２は、ＳｉＯ2 が２モル％以上、Ｔａ2 Ｏ5 が２モ
ル％以上である組成の混合焼結ターゲットを用いたスパ
ッタリング法により作製された膜であってよい。混合膜
２の形成方法としては、上記の混合ターゲットを用いた
スパッタリング法以外の例えば真空蒸着法であってもよ
い。
る混合膜２の組成は、ＳｉＯ2 が２モル％以上、Ｔａ2
Ｏ5 が２モル％以上であればよい（但し、上述したと同
様の理由から、ＳｉＯ2 を50モル％以上とするのがよ
い）。或いは、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混
合膜２は、ＳｉＯ2 が２モル％以上、Ｔａ2 Ｏ5 が２モ
ル％以上である組成の混合焼結ターゲットを用いたスパ
ッタリング法により作製された膜であってよい。混合膜
２の形成方法としては、上記の混合ターゲットを用いた
スパッタリング法以外の例えば真空蒸着法であってもよ
い。
【０１２２】そして、工程（ｂ）において、混合膜２上
に、レジスト11を被着し、これをパターニングする。こ
こで、レジスト11の幅は、光導波路の入射部４Ａの幅Ｗ
1 と、出射部４Ｂの幅Ｗ2 と異なる幅にして、パターニ
ングを行っても構わない。具体的には、入射部４Ａの幅
Ｗ1 を４μｍ、出射部４Ｂの幅Ｗ2 を２μｍとしてよ
い。
に、レジスト11を被着し、これをパターニングする。こ
こで、レジスト11の幅は、光導波路の入射部４Ａの幅Ｗ
1 と、出射部４Ｂの幅Ｗ2 と異なる幅にして、パターニ
ングを行っても構わない。具体的には、入射部４Ａの幅
Ｗ1 を４μｍ、出射部４Ｂの幅Ｗ2 を２μｍとしてよ
い。
【０１２３】工程（ｃ）では、パターニングしたレジス
ト11をマスク材として、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分
とする混合膜２をパターニングする。この場合、混合膜
２のパターニングの方法の具体例としては、ＣＦ4 ガス
を用いたドライエッチング法があり、このドライエッチ
ング法を用いることにより、基板１に損傷を与えること
なく、混合膜２のパターニングを行うことができる。勿
論、他の公知のエッチング法を適用してもよい。そして
さらに、マスク材として用いたレジスト11を剥離する。
ト11をマスク材として、ＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分
とする混合膜２をパターニングする。この場合、混合膜
２のパターニングの方法の具体例としては、ＣＦ4 ガス
を用いたドライエッチング法があり、このドライエッチ
ング法を用いることにより、基板１に損傷を与えること
なく、混合膜２のパターニングを行うことができる。勿
論、他の公知のエッチング法を適用してもよい。そして
さらに、マスク材として用いたレジスト11を剥離する。
【０１２４】工程（ｄ）では、光導波路の幅Ｗ2 を有す
る部分に、Ｔａを用いたマスク材61を成膜する。このＴ
ａマスク61の成膜方法としては、具体的には例えば、真
空蒸着法又はスパッタリング法などがあり、また、この
Ｔａマスク61のパターニング方法としては、具体的には
例えば、レジストを用いたリフトオフ法を用いてよい。
る部分に、Ｔａを用いたマスク材61を成膜する。このＴ
ａマスク61の成膜方法としては、具体的には例えば、真
空蒸着法又はスパッタリング法などがあり、また、この
Ｔａマスク61のパターニング方法としては、具体的には
例えば、レジストを用いたリフトオフ法を用いてよい。
【０１２５】工程（ｅ）では、ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ
3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１の表面に、工程（ｃ）
及び（ｄ）においてパターニングされたＳｉＯ2 とＴａ
2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２及びＴａ膜61をマスク材
として用い、 230℃に加熱されたリン酸又はピロリン酸
中において所定の時間プロトン交換を行い、混合膜２及
びＴａ膜61が存在しない領域２ｂの表面近傍に屈折率上
昇領域70を形成する。さらに、Ｔａマスク61を剥離す
る。Ｔａマスク61の剥離方法としては、具体的には、Ｎ
ａＯＨとＨ2 Ｏ2 の混合液を用いることが可能であり、
或いはＫＯＨを用いても構わない。
3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１の表面に、工程（ｃ）
及び（ｄ）においてパターニングされたＳｉＯ2 とＴａ
2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２及びＴａ膜61をマスク材
として用い、 230℃に加熱されたリン酸又はピロリン酸
中において所定の時間プロトン交換を行い、混合膜２及
びＴａ膜61が存在しない領域２ｂの表面近傍に屈折率上
昇領域70を形成する。さらに、Ｔａマスク61を剥離す
る。Ｔａマスク61の剥離方法としては、具体的には、Ｎ
ａＯＨとＨ2 Ｏ2 の混合液を用いることが可能であり、
或いはＫＯＨを用いても構わない。
【０１２６】工程（ｆ）では、 250℃から 450℃の温度
範囲に保持することにより、工程（ｅ）によって得られ
た屈折率上昇領域70を拡散させ、屈折率が徐々に変化す
る屈折率上昇領域71を形成する。
範囲に保持することにより、工程（ｅ）によって得られ
た屈折率上昇領域70を拡散させ、屈折率が徐々に変化す
る屈折率上昇領域71を形成する。
【０１２７】工程（ｇ）では、光導波路の幅Ｗ1 を有す
る部分に、Ｔａを用いたマスク材62を成膜する。このＴ
ａマスク71の成膜方法としては、具体的には例えば、真
空蒸着法又はスパッタリング法などがあり、また、この
Ｔａマスク71のパターニング方法としては、具体的には
例えば、レジストを用いたリフトオフ法を用いてよい。
る部分に、Ｔａを用いたマスク材62を成膜する。このＴ
ａマスク71の成膜方法としては、具体的には例えば、真
空蒸着法又はスパッタリング法などがあり、また、この
Ｔａマスク71のパターニング方法としては、具体的には
例えば、レジストを用いたリフトオフ法を用いてよい。
【０１２８】工程（ｈ）では、ＬｉＮｂx Ｔａ(1-X) Ｏ
3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１の表面に、工程（ｃ）
及び（ｇ）においてパターニングされた、ＳｉＯ2 とＴ
ａ2Ｏ5 を主成分とする混合膜２及びＴａ膜62をマスク
材として用い、 230℃に加熱されたリン酸又はピロリン
酸中において所定の時間プロトン交換を行い、混合膜２
及びＴａ膜62が存在しない領域２ａの表面近傍に屈折率
上昇領域72を形成する。さらに、Ｔａマスク62を剥離す
る。Ｔａマスク62の剥離方法としては、具体的には、Ｎ
ａＯＨとＨ2 Ｏ2 の混合液を用いることが可能であり、
或いはＫＯＨを用いても構わない。
3 （０≦ｘ≦１）からなる基板１の表面に、工程（ｃ）
及び（ｇ）においてパターニングされた、ＳｉＯ2 とＴ
ａ2Ｏ5 を主成分とする混合膜２及びＴａ膜62をマスク
材として用い、 230℃に加熱されたリン酸又はピロリン
酸中において所定の時間プロトン交換を行い、混合膜２
及びＴａ膜62が存在しない領域２ａの表面近傍に屈折率
上昇領域72を形成する。さらに、Ｔａマスク62を剥離す
る。Ｔａマスク62の剥離方法としては、具体的には、Ｎ
ａＯＨとＨ2 Ｏ2 の混合液を用いることが可能であり、
或いはＫＯＨを用いても構わない。
【０１２９】以上の図20に示した光導波路の作製方法に
より、図19に示す光導波路装置を作製することができ
る。この図19に示した光導波路装置は、光導波路４の入
射部ととなる部分４Ａの光導波路面積が広く（その深さ
は 1.2〜３μｍ程度であってよい。）、また光導波路４
の出射部４Ｂの光導波路面積が狭い（その深さは 0.2μ
ｍ程度であってよい。）構造を有しており、結果的に、
光導波路４の出射部４Ｂにおける光導波路面積が狭い部
分に多くのレーザ光を入射させ、これを高効率で出射さ
せることが容易な構造を有している。つまり、図19に示
す光導波路装置は、光源との結合効率が高い光導波路装
置である。しかも、入射部４Ａでは光導波路面積が広く
（入射受光面積が広く）、光入射効率がよい。
より、図19に示す光導波路装置を作製することができ
る。この図19に示した光導波路装置は、光導波路４の入
射部ととなる部分４Ａの光導波路面積が広く（その深さ
は 1.2〜３μｍ程度であってよい。）、また光導波路４
の出射部４Ｂの光導波路面積が狭い（その深さは 0.2μ
ｍ程度であってよい。）構造を有しており、結果的に、
光導波路４の出射部４Ｂにおける光導波路面積が狭い部
分に多くのレーザ光を入射させ、これを高効率で出射さ
せることが容易な構造を有している。つまり、図19に示
す光導波路装置は、光源との結合効率が高い光導波路装
置である。しかも、入射部４Ａでは光導波路面積が広く
（入射受光面積が広く）、光入射効率がよい。
【０１３０】以上に示した光導波路の作製方法により、
図19に示す複雑に屈折率上昇領域を有する光導波路４を
高度な位置合わせ工程を行うことなしに、容易な方法に
て形成することができる。さらに、光導波路４を形成す
る際に用いたマスク材２を剥離する工程を省略すること
ができる。具体的に必要とするマスク材の位置合わせ精
度は、光導波路の導波方向のみ（Ｔａ膜61と62について
のみ）とすることができる。
図19に示す複雑に屈折率上昇領域を有する光導波路４を
高度な位置合わせ工程を行うことなしに、容易な方法に
て形成することができる。さらに、光導波路４を形成す
る際に用いたマスク材２を剥離する工程を省略すること
ができる。具体的に必要とするマスク材の位置合わせ精
度は、光導波路の導波方向のみ（Ｔａ膜61と62について
のみ）とすることができる。
【０１３１】この実施例においても、プロトン交換に用
いるマスク材がＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 とを主成分とする
混合膜２からなっているので、この混合膜中のＳｉＯ2
分によってプロトン交換に使用するリン酸等の処理剤に
対するマスク作用が良好となり、かつ、Ｔａ2 Ｏ5 分に
よってリン酸等の処理剤に対する耐エッチング性が良好
となり、長時間のプロトン交換工程に対して膜の性質が
保持される。従って、これらのＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 と
の併用による相乗効果で、プロトン交換を十二分に行
え、光導波路内の光パワー密度を向上させることができ
る。また、Ｔａ膜61、62は、アニールを行う場合にはそ
れぞれ予め剥離するだけでよい（繰り返し使用するもの
ではない）ので、問題はない。
いるマスク材がＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 とを主成分とする
混合膜２からなっているので、この混合膜中のＳｉＯ2
分によってプロトン交換に使用するリン酸等の処理剤に
対するマスク作用が良好となり、かつ、Ｔａ2 Ｏ5 分に
よってリン酸等の処理剤に対する耐エッチング性が良好
となり、長時間のプロトン交換工程に対して膜の性質が
保持される。従って、これらのＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 と
の併用による相乗効果で、プロトン交換を十二分に行
え、光導波路内の光パワー密度を向上させることができ
る。また、Ｔａ膜61、62は、アニールを行う場合にはそ
れぞれ予め剥離するだけでよい（繰り返し使用するもの
ではない）ので、問題はない。
【０１３２】さらに、図19に示す光導波路装置は、図20
の工程（ｈ）の後に、アニールを施しても構わない。こ
の場合は、工程（ｆ）でのアニールと共に２回のアニー
ルを行うことになるが、混合膜２は耐アニール性が十分
であるため、２回目のアニール前に剥離して付け直す必
要がなく、そのまま使用できる。なお、混合膜２は光導
波路装置に残しても差し支えない。
の工程（ｈ）の後に、アニールを施しても構わない。こ
の場合は、工程（ｆ）でのアニールと共に２回のアニー
ルを行うことになるが、混合膜２は耐アニール性が十分
であるため、２回目のアニール前に剥離して付け直す必
要がなく、そのまま使用できる。なお、混合膜２は光導
波路装置に残しても差し支えない。
【０１３３】また、工程（ｈ）の後に、上述したと同様
に、光導波路４の保護膜又はクラッド膜として光学薄膜
３を形成しても構わない。ここで、光学薄膜３の屈折率
は光導波路４の屈折率よりも小さければよく、ＳｉＯ2
とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２であっても構わな
い。
に、光導波路４の保護膜又はクラッド膜として光学薄膜
３を形成しても構わない。ここで、光学薄膜３の屈折率
は光導波路４の屈折率よりも小さければよく、ＳｉＯ2
とＴａ2 Ｏ5 を主成分とする混合膜２であっても構わな
い。
【０１３４】図21は、本発明の第11の実施例による光導
波路型波長選択装置を有する特にレーザ光発生装置の一
例の作製方法を示し、図22及び図23はその装置の要部を
示すものである。
波路型波長選択装置を有する特にレーザ光発生装置の一
例の作製方法を示し、図22及び図23はその装置の要部を
示すものである。
【０１３５】この実施例によるレーザ光発生装置におい
て、第１、第２、第３の光導波部81、82、83からなり、
周期的屈折率擾乱構造部84及び擬似位相整合構造101 を
有する光導波路94の形成方法の一例を図21について説明
する。
て、第１、第２、第３の光導波部81、82、83からなり、
周期的屈折率擾乱構造部84及び擬似位相整合構造101 を
有する光導波路94の形成方法の一例を図21について説明
する。
【０１３６】図21の（ａ）に示すように、ＬＮのＺ基板
91を用意し、その一主面91ａにおいて、第３の光導波部
83を形成する領域上に擬似位相整合構造101 を形成す
る。
91を用意し、その一主面91ａにおいて、第３の光導波部
83を形成する領域上に擬似位相整合構造101 を形成す
る。
【０１３７】この擬似位相整合構造101 の形成は、従来
公知の種々の方法によることができる。例えば、図21の
（ａ）に示すように、所定のピッチ及び幅で以て最終的
に光伝搬方向となる方向を横切って延長するように平行
配列されたスリット 101ｓが形成された櫛歯状の電極10
2 を形成する一方、この電極102 と対向して基板91の他
方の主面91ｂに対向電極103 を形成し、両電極102 及び
103 間に所要の電圧を印加することによって、図13で述
べたと同様に、基板91のＺ軸方向に分極反転域124 を電
極102 のピッチに対応するピッチで形成し、擬似位相整
合構造101 を形成する。
公知の種々の方法によることができる。例えば、図21の
（ａ）に示すように、所定のピッチ及び幅で以て最終的
に光伝搬方向となる方向を横切って延長するように平行
配列されたスリット 101ｓが形成された櫛歯状の電極10
2 を形成する一方、この電極102 と対向して基板91の他
方の主面91ｂに対向電極103 を形成し、両電極102 及び
103 間に所要の電圧を印加することによって、図13で述
べたと同様に、基板91のＺ軸方向に分極反転域124 を電
極102 のピッチに対応するピッチで形成し、擬似位相整
合構造101 を形成する。
【０１３８】次に、図21の（ｂ）に示すように、電極10
2 及び103 を除去し、導波部を形成する領域上に開口 1
19Ｗを形成した、例えばＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分
とするマスク層119 を形成する。そして、基板91を例え
ば 200℃の熱リン酸に浸漬し、マスク層119 の開口 119
Ｗを通して選択的にプロトン交換を行い、その後に例え
ば 350℃の高温アニールを大気中で行って、第２及び第
３の光導波部82及び83を形成する。
2 及び103 を除去し、導波部を形成する領域上に開口 1
19Ｗを形成した、例えばＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 を主成分
とするマスク層119 を形成する。そして、基板91を例え
ば 200℃の熱リン酸に浸漬し、マスク層119 の開口 119
Ｗを通して選択的にプロトン交換を行い、その後に例え
ば 350℃の高温アニールを大気中で行って、第２及び第
３の光導波部82及び83を形成する。
【０１３９】そして、図21の（ｃ）に示すように、開口
113Ｗを形成した、Ｔａを用いたマスク層113 を形成す
る。さらに、基板91上に、周期的屈折率擾乱構造部84の
形成領域において所定のピッチ及び幅で以て光伝搬方向
となる方向を横切って延長するスリット状の開口 125Ｗ
が平行に配列形成された例えばＴａを用いたマスク層12
5 を形成する。
113Ｗを形成した、Ｔａを用いたマスク層113 を形成す
る。さらに、基板91上に、周期的屈折率擾乱構造部84の
形成領域において所定のピッチ及び幅で以て光伝搬方向
となる方向を横切って延長するスリット状の開口 125Ｗ
が平行に配列形成された例えばＴａを用いたマスク層12
5 を形成する。
【０１４０】そして、基板91を例えば 200℃の熱リン酸
に浸漬し、マスク層119 の開口 119Ｗとマスク層113 の
開口 113Ｗ及びマスク層125 の開口 125Ｗを通して選択
的にプロトン交換を行い、平行に配列したストライプ状
のプロトン交換部120 からなる周期的屈折率擾乱構造部
84を形成する。
に浸漬し、マスク層119 の開口 119Ｗとマスク層113 の
開口 113Ｗ及びマスク層125 の開口 125Ｗを通して選択
的にプロトン交換を行い、平行に配列したストライプ状
のプロトン交換部120 からなる周期的屈折率擾乱構造部
84を形成する。
【０１４１】その後、図21の（ｄ）に示すように、マス
ク層125 を除去して基板91の表面を例えば 200℃の熱リ
ン酸に浸漬し、マスク層119 の開口 119Ｗとマスク層11
3 の開口 113Ｗを通して選択的にプロトン交換を行い、
第１の光導波部81を形成する。このＴａマスク層125 の
剥離方法としては、具体的には、ＮａＯＨとＨ2 Ｏ2の
混合液を用いることが可能であり、或いはＫＯＨを用い
ても構わない。さらに、Ｔａマスク124 の剥離時にＴａ
マスク113 をも同時に剥離し、Ｔａマスク113は剥離後
に再度形成しても構わない。また、プロトン交換後に、
マスク層113 を除去する。
ク層125 を除去して基板91の表面を例えば 200℃の熱リ
ン酸に浸漬し、マスク層119 の開口 119Ｗとマスク層11
3 の開口 113Ｗを通して選択的にプロトン交換を行い、
第１の光導波部81を形成する。このＴａマスク層125 の
剥離方法としては、具体的には、ＮａＯＨとＨ2 Ｏ2の
混合液を用いることが可能であり、或いはＫＯＨを用い
ても構わない。さらに、Ｔａマスク124 の剥離時にＴａ
マスク113 をも同時に剥離し、Ｔａマスク113は剥離後
に再度形成しても構わない。また、プロトン交換後に、
マスク層113 を除去する。
【０１４２】この場合、このプロトン交換によって、先
に行ったプトロン交換による第２の光導波部82及び周期
的屈折率擾乱構造部84は基板91中に移動する。これによ
って、基板91の主面91ａ側において、第２の光導波部82
と、この上に第２の光導波部82に接するように第１の光
導波部81が形成され、両光導波部81及び82の界面に周期
的屈折率擾乱構造部84が形成されると共に、非線形光学
結晶による基板91の主面91ａ側に擬似位相整合構造101
が形成された第３の光導波部83が形成され、第１の光導
波部81から延長された第３の光導波部83が形成されるこ
とによって、光導波路型のＳＨＧ素子が形成される。
に行ったプトロン交換による第２の光導波部82及び周期
的屈折率擾乱構造部84は基板91中に移動する。これによ
って、基板91の主面91ａ側において、第２の光導波部82
と、この上に第２の光導波部82に接するように第１の光
導波部81が形成され、両光導波部81及び82の界面に周期
的屈折率擾乱構造部84が形成されると共に、非線形光学
結晶による基板91の主面91ａ側に擬似位相整合構造101
が形成された第３の光導波部83が形成され、第１の光導
波部81から延長された第３の光導波部83が形成されるこ
とによって、光導波路型のＳＨＧ素子が形成される。
【０１４３】このようにして、図22に概略図示するよう
に、基板91に第１〜第３の光導波部81〜83による光導波
路94が形成され、第１及び第２の光導波部81及び82にお
いて波長選択部92が構成され、第３の光導波部83による
ＳＨＧ素子によって波長変換部95が構成される。
に、基板91に第１〜第３の光導波部81〜83による光導波
路94が形成され、第１及び第２の光導波部81及び82にお
いて波長選択部92が構成され、第３の光導波部83による
ＳＨＧ素子によって波長変換部95が構成される。
【０１４４】図22には、上記のようにして作製された光
導波路型波長選択装置を有するレーザ光発生装置の基本
的構成を示し、レーザ光源131 と、波長選択部92と、波
長変換部95とにより構成されている。
導波路型波長選択装置を有するレーザ光発生装置の基本
的構成を示し、レーザ光源131 と、波長選択部92と、波
長変換部95とにより構成されている。
【０１４５】波長選択部92は、第１、第２及び第３の光
導波部81、82及び83を有する光導波路94と、この光導波
路94に形成された周期的に屈折率擾乱が形成された周期
的屈折率擾乱構造部84とを有している。
導波部81、82及び83を有する光導波路94と、この光導波
路94に形成された周期的に屈折率擾乱が形成された周期
的屈折率擾乱構造部84とを有している。
【０１４６】第１の光導波部81は、その屈折率が第２の
光導波部82の屈折率よりも大とされ、少なくともその一
部が第２の光導波部82に接する構成とする。第２の光導
波部82は、レーザ光源131 からのレーザ光を入射させる
第１の端面132 を有する。第３の光導波部83は、第１の
光導波部81と光学的に結合し、光出射端となる第２の端
面133 を有する構成とする。また、第１の光導波部81と
第３の光導波部83とは、波長選択部92と波長変換部95と
の界面134 において連続する構成となっている。
光導波部82の屈折率よりも大とされ、少なくともその一
部が第２の光導波部82に接する構成とする。第２の光導
波部82は、レーザ光源131 からのレーザ光を入射させる
第１の端面132 を有する。第３の光導波部83は、第１の
光導波部81と光学的に結合し、光出射端となる第２の端
面133 を有する構成とする。また、第１の光導波部81と
第３の光導波部83とは、波長選択部92と波長変換部95と
の界面134 において連続する構成となっている。
【０１４７】次に、上記の波長変換部92の作用について
説明する。今、例えば図23に示すように、屈折率ｎ3 な
る基板91上に、屈折率ｎ1 なる第１の光導波部81と屈折
率ｎ2 なる第２の光導波部82の２層導波路が構成される
とき、下記の式（１）の関係にある素子について考え
る。
説明する。今、例えば図23に示すように、屈折率ｎ3 な
る基板91上に、屈折率ｎ1 なる第１の光導波部81と屈折
率ｎ2 なる第２の光導波部82の２層導波路が構成される
とき、下記の式（１）の関係にある素子について考え
る。
【０１４８】ｎ1 ＞ｎ2 ＞ｎ3 ・・・（１）
また、Δｎ1 ＝ｎ1 −ｎ3 、Δｎ2 ＝ｎ2 −ｎ3 とす
る。
る。
【０１４９】このとき、この２層導波路は、深さ方向に
０次モードと１次モードとが導波モードとなるマルチモ
ード導波路とし、０次モードと１次モードのそれぞれの
モードフィールド分布は図23中の曲線ａ及びｂで示すよ
うになる。
０次モードと１次モードとが導波モードとなるマルチモ
ード導波路とし、０次モードと１次モードのそれぞれの
モードフィールド分布は図23中の曲線ａ及びｂで示すよ
うになる。
【０１５０】１次モードのモードフィールド分布は、屈
折率の異なる２層導波路のため、深さ方向に非対称な分
布となり、Δｎ1 がΔｎ2 に比べ大きくなるほど、その
非対称性は顕著になる。
折率の異なる２層導波路のため、深さ方向に非対称な分
布となり、Δｎ1 がΔｎ2 に比べ大きくなるほど、その
非対称性は顕著になる。
【０１５１】そして、この導波路の光の進行方向に対し
て、屈折率分布に周期的な擾乱が形成された周期的屈折
率擾乱構造部84、例えば図23に示すような第１の光導波
部81の深さが周期Ａで周期的に変化して形成されること
による第１の光導波部81と第２の光導波部82との界面で
の屈折率変調のグレーティングがあることにより、０次
モードと１次モードは、周期Ａに基づく波長λ0 で位相
整合して結合し、０次−１次モード間で大きなパワー変
換が生じる。
て、屈折率分布に周期的な擾乱が形成された周期的屈折
率擾乱構造部84、例えば図23に示すような第１の光導波
部81の深さが周期Ａで周期的に変化して形成されること
による第１の光導波部81と第２の光導波部82との界面で
の屈折率変調のグレーティングがあることにより、０次
モードと１次モードは、周期Ａに基づく波長λ0 で位相
整合して結合し、０次−１次モード間で大きなパワー変
換が生じる。
【０１５２】位相整合するλ0 は、０次モードと１次モ
ードのそれぞれの実効屈折率をＮ0とＮ1 とすると、下
記の式（２）となる。 λ0 ＝（Ｎ0 −Ｎ1 ）Ａ ・・・（２）
ードのそれぞれの実効屈折率をＮ0とＮ1 とすると、下
記の式（２）となる。 λ0 ＝（Ｎ0 −Ｎ1 ）Ａ ・・・（２）
【０１５３】また、モード間のパワー変換効率は、グレ
ーティングの深さ、０次モードと１次モードのグレーテ
ィング部分での電界の重なり程度に依存する。
ーティングの深さ、０次モードと１次モードのグレーテ
ィング部分での電界の重なり程度に依存する。
【０１５４】そこで、導波路端面132 より１次モードを
励起させると、グレーティングにより上記式（２）に基
づく波長λ0 において、伝搬していく上で０次モードに
変換され、他の波長では変換されず１次モードのまま伝
搬する。
励起させると、グレーティングにより上記式（２）に基
づく波長λ0 において、伝搬していく上で０次モードに
変換され、他の波長では変換されず１次モードのまま伝
搬する。
【０１５５】ここで、グレーティング、即ち周期的屈折
率擾乱構造部84の深さは、端面132から端面133 まで伝
搬していく上で波長λ0 において最も変換効率が大きく
なるように設定する。即ち、完全結合長になる深さに選
定する。
率擾乱構造部84の深さは、端面132から端面133 まで伝
搬していく上で波長λ0 において最も変換効率が大きく
なるように設定する。即ち、完全結合長になる深さに選
定する。
【０１５６】このようにして、波長λ0 において、端面
132 から端面133 まで伝搬していく上で、０次モードか
ら１次モード、或いは１次モードから０次モードへとグ
レーティングにより波長選択性のあるモード変換特性を
得ることができる。
132 から端面133 まで伝搬していく上で、０次モードか
ら１次モード、或いは１次モードから０次モードへとグ
レーティングにより波長選択性のあるモード変換特性を
得ることができる。
【０１５７】従って、この装置は、第１の光導波部81に
ついて第１の端面132 から光を入射した場合、上記の式
（２）を満足する波長λ0 の光のみが、第１及び第２の
光導波部81、82の積層部において、周期的屈折率擾乱構
造部84によるモード間位相整合により、モード変換し
て、第２の光導波部82についての第２の端面133 より出
射される。即ち、波長バンドパスフィルター動作がなさ
れる。
ついて第１の端面132 から光を入射した場合、上記の式
（２）を満足する波長λ0 の光のみが、第１及び第２の
光導波部81、82の積層部において、周期的屈折率擾乱構
造部84によるモード間位相整合により、モード変換し
て、第２の光導波部82についての第２の端面133 より出
射される。即ち、波長バンドパスフィルター動作がなさ
れる。
【０１５８】こうして波長選択されたレーザ光は更に、
第３の光導波部83へと入射し、図13〜図16で述べたと同
様に、擬似位相整合構造101 によって波長変換され、所
定の波長の高調波を得ることができる。
第３の光導波部83へと入射し、図13〜図16で述べたと同
様に、擬似位相整合構造101 によって波長変換され、所
定の波長の高調波を得ることができる。
【０１５９】上記した図21の工程から明らかなように、
このレーザ光発光装置の作製においてプロトン交換工程
を図21の（ｂ）及び（ｃ）のように繰り返し行う際、マ
スク材 113、124 としてＳｉＯ2 及びＴａ2 Ｏ5 を主成
分とする混合膜を使用しているので、上述したと同様
に、そのマスク作用は良好であり、膜質も安定したもの
となり、十二分に所望のプロトン交換を行える。また、
各プロトン交換後のアニールにも十分に耐えるマスク材
である。
このレーザ光発光装置の作製においてプロトン交換工程
を図21の（ｂ）及び（ｃ）のように繰り返し行う際、マ
スク材 113、124 としてＳｉＯ2 及びＴａ2 Ｏ5 を主成
分とする混合膜を使用しているので、上述したと同様
に、そのマスク作用は良好であり、膜質も安定したもの
となり、十二分に所望のプロトン交換を行える。また、
各プロトン交換後のアニールにも十分に耐えるマスク材
である。
【０１６０】以上、本発明の実施例を説明したが、上述
した実施例は本発明の技術的思想に基いて更に変形が可
能である。
した実施例は本発明の技術的思想に基いて更に変形が可
能である。
【０１６１】例えば、上述したマスク材は、ＳｉＯ2 と
Ｔａ2 Ｏ5 を主成分とする場合、その配合比率は種々変
化させてよく、プロトン交換時の温度によっても変化さ
せてよいし、また、そのマスク材の厚みも適宜選択して
よい。これは、マスク材をＳｉＯ2 膜とＴａ2 Ｏ5 膜と
の積層膜とするときも同様である（この積層膜の各膜の
積層順は上述した例とは逆にしてよい）。いずれの場合
も、ＳｉＯ2 及び／又はＴａ2 Ｏ5 以外の例えばＮｂ2
Ｏ5 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 又はＨｆＯ2 等
の他の成分が膜中に含まれていてもよい。
Ｔａ2 Ｏ5 を主成分とする場合、その配合比率は種々変
化させてよく、プロトン交換時の温度によっても変化さ
せてよいし、また、そのマスク材の厚みも適宜選択して
よい。これは、マスク材をＳｉＯ2 膜とＴａ2 Ｏ5 膜と
の積層膜とするときも同様である（この積層膜の各膜の
積層順は上述した例とは逆にしてよい）。いずれの場合
も、ＳｉＯ2 及び／又はＴａ2 Ｏ5 以外の例えばＮｂ2
Ｏ5 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 又はＨｆＯ2 等
の他の成分が膜中に含まれていてもよい。
【０１６２】また、プロトン交換に用いる処理剤は、ピ
ロリン酸をはじめ、リン酸、安息香酸等であってよい。
その他、プロトン交換、更にはアニールの条件も適宜設
定することができる。
ロリン酸をはじめ、リン酸、安息香酸等であってよい。
その他、プロトン交換、更にはアニールの条件も適宜設
定することができる。
【０１６３】また、使用する基板もＬＮ単結晶だけでな
く、ＬｉＮｂx Ｔａ(1-x) Ｏ3(０≦ｘ≦１）で表される
リチウムタンタレート、又はこれとＬＮとの混合物、更
にはＫＴＰからなっていてもよい。ＳＨＧ素子は、上述
した表面に導波路を設けるのが変換効率の点でよいが、
このタイプ以外にも、埋設するタイプ（バルク型）であ
ってもよい。
く、ＬｉＮｂx Ｔａ(1-x) Ｏ3(０≦ｘ≦１）で表される
リチウムタンタレート、又はこれとＬＮとの混合物、更
にはＫＴＰからなっていてもよい。ＳＨＧ素子は、上述
した表面に導波路を設けるのが変換効率の点でよいが、
このタイプ以外にも、埋設するタイプ（バルク型）であ
ってもよい。
【０１６４】
【発明の作用効果】本発明は、上述した如く、ＬｉＮｂ
x Ｔａ(1-x) Ｏ3(０≦ｘ≦１）からなる基板等の光導波
路材料層上に、ＳｉＯ2 （二酸化シリコン）とＴａ2 Ｏ
5 （五酸化二タンタル）を主成分とする保護膜がマスク
材として設けられ、前記光導波路材料層のうち前記保護
膜が存在しない領域又は前記保護膜の膜薄の（膜厚の薄
い）領域に、プロトン交換による高屈折率層が光導波路
として形成されている構成としているので、この構成か
らなる光導波路装置は、プロトン交換に用いるマスク材
がＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 とを主成分とする保護膜からな
っていて、この保護膜中のＳｉＯ2 分によってプロトン
交換に使用するリン酸等の処理剤に対するマスク作用が
良好となり、かつ、Ｔａ2 Ｏ5 分によってリン酸等の処
理剤に対する耐エッチング性が良好となり、長時間又は
複数回のプロトン交換工程及びアニール工程に対して膜
の性質が保持される。
x Ｔａ(1-x) Ｏ3(０≦ｘ≦１）からなる基板等の光導波
路材料層上に、ＳｉＯ2 （二酸化シリコン）とＴａ2 Ｏ
5 （五酸化二タンタル）を主成分とする保護膜がマスク
材として設けられ、前記光導波路材料層のうち前記保護
膜が存在しない領域又は前記保護膜の膜薄の（膜厚の薄
い）領域に、プロトン交換による高屈折率層が光導波路
として形成されている構成としているので、この構成か
らなる光導波路装置は、プロトン交換に用いるマスク材
がＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 とを主成分とする保護膜からな
っていて、この保護膜中のＳｉＯ2 分によってプロトン
交換に使用するリン酸等の処理剤に対するマスク作用が
良好となり、かつ、Ｔａ2 Ｏ5 分によってリン酸等の処
理剤に対する耐エッチング性が良好となり、長時間又は
複数回のプロトン交換工程及びアニール工程に対して膜
の性質が保持される。
【０１６５】従って、これらのＳｉＯ2 とＴａ2 Ｏ5 と
の併用による相乗効果で、プロトン交換を十二分に行
え、光導波路内の光パワー密度を向上させると共に、ア
ニール前にマスク材を剥離することも不要となってその
位置合わせ工程を省略することができ、また、このマス
ク材はそのまま装置に残してもよく、さらに工程の短縮
により光導波路装置の製造コストを低減することが可能
になる。
の併用による相乗効果で、プロトン交換を十二分に行
え、光導波路内の光パワー密度を向上させると共に、ア
ニール前にマスク材を剥離することも不要となってその
位置合わせ工程を省略することができ、また、このマス
ク材はそのまま装置に残してもよく、さらに工程の短縮
により光導波路装置の製造コストを低減することが可能
になる。
【図１】本発明の第１の実施例による光導波路装置の概
略斜視図である。
略斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施例による光導波路装置の概
略斜視図である。
略斜視図である。
【図３】本発明の第３の実施例による光導波路装置の概
略斜視図である。
略斜視図である。
【図４】同第１の実施例による光導波路装置の作製方法
の主要工程を順次示す断面図である。
の主要工程を順次示す断面図である。
【図５】同作製方法の他の工程を示す断面図である。
【図６】本発明の第４の実施例による光導波路装置の概
略斜視図である。
略斜視図である。
【図７】本発明の第５の実施例による光導波路装置の概
略斜視図である。
略斜視図である。
【図８】本発明の第６の実施例による光導波路装置の概
略斜視図である。
略斜視図である。
【図９】同第４の実施例による光導波路装置の作製方法
の主要工程を順次示す断面図である。
の主要工程を順次示す断面図である。
【図10】本発明の第７の実施例による光導波路装置の概
略斜視図である。
略斜視図である。
【図11】本発明の第８の実施例による光導波路装置の概
略斜視図である。
略斜視図である。
【図12】同第８の実施例による光導波路装置の作製方法
の主要工程を順次示す概略斜視図である。
の主要工程を順次示す概略斜視図である。
【図13】同第８の実施例によるＬＮ試料とその分極反転
状態を示す概略斜視図である。
状態を示す概略斜視図である。
【図14】同第８の実施例によるＳＨＧ素子の概略斜視図
である。
である。
【図15】同ＳＨＧ素子を組み込んだレーザ光源装置の概
略断面図である。
略断面図である。
【図16】同ＳＨＧ素子を組み込んだ他のレーザ光源装置
の概略断面図である。
の概略断面図である。
【図17】本発明の第９の実施例による光導波路装置の概
略斜視図である。
略斜視図である。
【図18】同第９の実施例による光導波路装置の作製方法
の主要工程を順次示す概略斜視図である。
の主要工程を順次示す概略斜視図である。
【図19】本発明の第10の実施例による光導波路装置の概
略斜視図である。
略斜視図である。
【図20】同第９の実施例による光導波路装置の作製方法
の主要工程を順次示す断面図である。
の主要工程を順次示す断面図である。
【図21】本発明の第11の実施例による光導波路型波長選
択装置の作製方法の主要工程を順次示す概略斜視図であ
る。
択装置の作製方法の主要工程を順次示す概略斜視図であ
る。
【図22】同第11の実施例による光導波路型波長選択装置
の作用を示す概略断面図である。
の作用を示す概略断面図である。
【図23】同第11の実施例による光導波路型波長選択装置
の概略断面図である。
の概略断面図である。
１・・・基板
２、12・・・マスク材
２ａ、12ａ・・・マスク材のない領域
２ｂ、12ｂ・・・膜薄部分
３・・・光学薄膜
４・・・光導波路
６・・・周期分極反転構造
11・・・レジスト
12Ａ・・・ＳｉＯ2 膜
12Ｂ・・・Ｔａ2 Ｏ5 膜
21、22・・・電極
24・・・分極反転域
26・・・周期分極反転構造
51、52、71、72・・・屈折率上昇領域
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−210310（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−107580（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/37
G02B 6/12
G02B 6/13
Claims (18)
- 【請求項１】 二酸化シリコンと五酸化二タンタルとを
主成分とする保護膜が光導波路材料層上に設けられ、こ
の光導波路材料層のうち前記保護膜が存在しない領域又
は前記保護膜の膜薄の領域に、プロトン交換による高屈
折率層が光導波路として形成されている光導波路装置。 - 【請求項２】 保護膜が二酸化シリコンと五酸化二タン
タルとの混合物からなっている、請求項１に記載した光
導波路装置。 - 【請求項３】 保護膜が、二酸化シリコンからなる第１
層と五酸化二タンタルからなる第２層との積層体からな
っている、請求項１に記載した光導波路装置。 - 【請求項４】 二酸化シリコンからなる第１層が下層で
ある、請求項３に記載した光導波路装置。 - 【請求項５】 混合物が２モル％以上の二酸化シリコン
と２モル％以上の五酸化二タンタルとからなっている、
請求項２に記載した光導波路装置。 - 【請求項６】 二酸化シリコンが50モル％以上を占め
る、請求項５に記載した光導波路装置。 - 【請求項７】 光導波路が波長変換機能を有する、請求
項１〜６のいずれか１項に記載した光導波路装置。 - 【請求項８】 光導波路材料層が周期分極反転構造を有
する、請求項７に記載した光導波路装置。 - 【請求項９】 光導波路が波長フィルタ機能を有する、
請求項１〜６のいずれか１項に記載した光導波路装置。 - 【請求項10】 光導波路が周期的屈折率擾乱構造部を有
する、請求項９に記載した光導波路装置。 - 【請求項11】 光導波路材料層がリチウムナイオベー
ト、リチウムタンタレート又はこれらの混合物からな
る、請求項１〜10のいずれか１項に記載した光導波路装
置。 - 【請求項12】 二酸化シリコンと五酸化二タンタルとを
主成分とする保護膜を光導波路材料層上に設ける工程
と；この光導波路材料層のうち前記保護膜が存在しない
領域又は前記保護膜の膜薄の領域に、プロトン交換によ
る高屈折率層を光導波路として形成する工程と；を有す
る、請求項１〜11のいずれか１項に記載した光導波路装
置又は光導波路の製造方法。 - 【請求項13】 二酸化シリコン及び／又は五酸化二タン
タルからなる焼結ターゲットを使用したスパッタリング
法によって保護膜を形成する、請求項12に記載した製造
方法。 - 【請求項14】 保護膜材料を被着後に所定パターンに加
工する工程を含む、請求項12又は13に記載した製造方
法。 - 【請求項15】 プロトン交換を複数回行って光導波路を
形成する、請求項12〜14のいずれか１項に記載した製造
方法。 - 【請求項16】 プロトン交換後にアニールする工程を有
する、請求項12〜15のいずれか１項に記載した製造方
法。 - 【請求項17】 プロトン交換をリン酸、ピロリン酸又は
安息香酸によって行う、請求項12〜16のいずれか１項に
記載した製造方法。 - 【請求項18】 光導波路材料層に周期分極反転構造を形
成するに際して、単分極化された光導波路材料層に、そ
の分極方向に第１及び第２の電極を設け、少なくとも前
記第１の電極は周期分極反転構造に対応するパターンに
形成し、 150℃以下の温度において、前記第１及び第２
の電極間に、前記光導波路材料層の自発分極の負側が負
電位、正側が正電位となるように１kV/mm 〜100kV/mmの
電界を印加する、請求項12〜17のいずれか１項に記載し
た製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18074294A JP3417427B2 (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 光導波路装置、及び光導波路装置又は光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18074294A JP3417427B2 (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 光導波路装置、及び光導波路装置又は光導波路の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0822042A JPH0822042A (ja) | 1996-01-23 |
| JP3417427B2 true JP3417427B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=16088524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18074294A Expired - Fee Related JP3417427B2 (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 光導波路装置、及び光導波路装置又は光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3417427B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5714266B2 (ja) * | 2009-08-25 | 2015-05-07 | Hoya株式会社 | マスクブランク、転写用マスクおよびこれらの製造方法 |
| WO2011030521A1 (ja) * | 2009-09-09 | 2011-03-17 | Hoya株式会社 | マスクブランクの製造方法、転写用マスクの製造方法および反射型マスクの製造方法 |
| CN103901698B (zh) * | 2014-02-27 | 2017-03-08 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种在铁电晶体材料极化过程中压制反转畴域侧向生长的电极结构制作方法 |
| CN115718345B (zh) * | 2022-11-18 | 2024-08-27 | 暨南大学 | 带有弯曲形阵列共面电极的芯层波导 |
-
1994
- 1994-07-08 JP JP18074294A patent/JP3417427B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0822042A (ja) | 1996-01-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mizuuchi et al. | Generation of ultraviolet light by frequency doubling of a red laser diode in a first-order periodically poled bulk LiTaO 3 | |
| EP0782017B1 (en) | Optical waveguide, optical wavelength conversion device, and methods for fabricating the same | |
| US4778236A (en) | Thin film optical element | |
| EP0532969B1 (en) | Process for fabricating an optical device for generating a second harmonic optical beam | |
| US4799750A (en) | Optical function element and a method for manufacturing the same | |
| JP3915145B2 (ja) | 光波長変換素子および分極反転の製造方法 | |
| JP2002250949A (ja) | 光導波路素子、光波長変換素子および光導波路素子の製造方法 | |
| US7170671B2 (en) | High efficiency wavelength converters | |
| JP3907762B2 (ja) | 光波長変換素子、短波長光発生装置および光ピックアップ | |
| JPH0527288A (ja) | 波長変換素子の製造方法 | |
| US6834151B1 (en) | Optical waveguide and fabrication method | |
| JP3417427B2 (ja) | 光導波路装置、及び光導波路装置又は光導波路の製造方法 | |
| JPH1172809A (ja) | 光波長変換素子とその製造方法、この素子を用いた光発生装置および光ピックアップ、回折素子、ならびに分極反転部の製造方法 | |
| JP3303346B2 (ja) | ニオブ酸リチウム及びタンタル酸リチウムの分極制御方法とこれによる光導波路デバイスの製造方法及び光導波路デバイス | |
| JP2015210492A (ja) | 波長変換素子 | |
| US4886587A (en) | Method of producing thin film optical element by ion injection under electric field | |
| JPH06186603A (ja) | 分極反転層形成方法 | |
| US5339190A (en) | Optical waveguide second harmonic generating element and method of making the same | |
| WO2020080195A1 (ja) | 波長変換素子およびその作製方法 | |
| JP3347771B2 (ja) | プロトン交換層形成方法 | |
| JP2502818B2 (ja) | 光波長変換素子 | |
| WO2024100865A1 (ja) | 光導波路素子およびその製造方法 | |
| JPS60156038A (ja) | 光機能素子およびその作製方法 | |
| JPS6170540A (ja) | 薄膜型光学素子およびその作製方法 | |
| JP2003215379A (ja) | 光導波路素子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080411 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090411 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090411 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100411 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100411 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110411 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120411 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130411 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |