JP3432993B2 - 光導波路デバイスの製造方法 - Google Patents
光導波路デバイスの製造方法Info
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- G02B2006/12097—Ridge, rib or the like
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、疑似位相整合方式の第二
高調波発生デバイスや光変調素子として好適に使用でき
る、リッジ型光導波路を備えた光導波路デバイスの製造
方法に関するものである。
高調波発生デバイスや光変調素子として好適に使用でき
る、リッジ型光導波路を備えた光導波路デバイスの製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】いわゆるリッジ型光導波路が、光変調
器、光スイッチング素子等において期待されている。ま
た、光ピックアップ等に用いられる青色レーザー用光源
として、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウム単結晶
に周期的な分極反転構造を形成した光導波路を使用した
疑似位相整合（Quasi-Phase-Matched ：ＱＰＭ）方式の
第二高調波発生（Second-Harmonic-Generation:SHG）デ
バイスが期待されている。第二高調波発生デバイスは、
光ディスクメモリー用、医学用、光化学用、各種光計測
用等の幅広い応用が可能である。
器、光スイッチング素子等において期待されている。ま
た、光ピックアップ等に用いられる青色レーザー用光源
として、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウム単結晶
に周期的な分極反転構造を形成した光導波路を使用した
疑似位相整合（Quasi-Phase-Matched ：ＱＰＭ）方式の
第二高調波発生（Second-Harmonic-Generation:SHG）デ
バイスが期待されている。第二高調波発生デバイスは、
光ディスクメモリー用、医学用、光化学用、各種光計測
用等の幅広い応用が可能である。
【０００３】従来、リッジ型の構造を形成する方法とし
ては、フォトリソグラフィー技術によって基板上にマス
クパターンを転写し、このマスクパターン以外の部分
を、例えば反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）によ
って除去する方法が常識であった。リッジ型の光導波路
に対して変調用の交番電界を印加する電極を形成し、光
の強度、位相、波長等を変調する光変調器の場合には、
リッジ角が９０°に近づくほど、電界補正係数が増大
し、駆動電圧を低減できることが理論的には知られてい
る（特開平４−１２３０１８号公報）。特開平４−１２
３０１８号公報においては、リッジ型光導波路のｄ／Ｗ
を０．１以上、１．０以下とし、かつリッジ角を９０°
±１０°とすることによって、電界補正係数を可能な限
り大きくすることを試みている。
ては、フォトリソグラフィー技術によって基板上にマス
クパターンを転写し、このマスクパターン以外の部分
を、例えば反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）によ
って除去する方法が常識であった。リッジ型の光導波路
に対して変調用の交番電界を印加する電極を形成し、光
の強度、位相、波長等を変調する光変調器の場合には、
リッジ角が９０°に近づくほど、電界補正係数が増大
し、駆動電圧を低減できることが理論的には知られてい
る（特開平４−１２３０１８号公報）。特開平４−１２
３０１８号公報においては、リッジ型光導波路のｄ／Ｗ
を０．１以上、１．０以下とし、かつリッジ角を９０°
±１０°とすることによって、電界補正係数を可能な限
り大きくすることを試みている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、次の問題が残っていた。即ち、反応性イオンエッチ
ング法においては、例えば３インチウエハーの全体を均
一に数μｍの深さまでエッチングしようとした場合に
は、非常に長時間を要するため、加工コストが高かっ
た。また、高エネルギーのイオンを基板に照射するため
に、基板にダメージを与えやすく、肝心の光が通る光導
波路部分に加工変質層が形成されてしまい、光屈折率等
の特性が変化するという問題があった。光導波路デバイ
スのシュミレーションを行う際には、こうした加工変質
層の形成は考慮されていないので、実際の光導波路デバ
イスの特性がシミュレーションの結果と食い違い、劣化
する原因になっていた。
は、次の問題が残っていた。即ち、反応性イオンエッチ
ング法においては、例えば３インチウエハーの全体を均
一に数μｍの深さまでエッチングしようとした場合に
は、非常に長時間を要するため、加工コストが高かっ
た。また、高エネルギーのイオンを基板に照射するため
に、基板にダメージを与えやすく、肝心の光が通る光導
波路部分に加工変質層が形成されてしまい、光屈折率等
の特性が変化するという問題があった。光導波路デバイ
スのシュミレーションを行う際には、こうした加工変質
層の形成は考慮されていないので、実際の光導波路デバ
イスの特性がシミュレーションの結果と食い違い、劣化
する原因になっていた。
【０００５】更に、こうした従来技術の光変調器におい
ては、電界補正係数の向上には限界があった。即ち、リ
ッジ型光導波路の表面は、ほぼ平坦であり、リッジ型光
導波路の側面は傾斜しているが、この傾斜した側面およ
びエピタキシャル膜の主面にわたって、変調用の電極膜
が形成される。このために、（社団法人、電子通信学会
資料、ＯＱＥ７７−５７、「リッジ形光導波路」１９７
７年１０月２４日）で理論的に検討されているように、
光導波路へと変調用の交番電界を印加したときに、リッ
ジ角が９０°の場合に比べて、この交番電界による変調
の効率が低くなり、このために駆動電圧が低下する。
ては、電界補正係数の向上には限界があった。即ち、リ
ッジ型光導波路の表面は、ほぼ平坦であり、リッジ型光
導波路の側面は傾斜しているが、この傾斜した側面およ
びエピタキシャル膜の主面にわたって、変調用の電極膜
が形成される。このために、（社団法人、電子通信学会
資料、ＯＱＥ７７−５７、「リッジ形光導波路」１９７
７年１０月２４日）で理論的に検討されているように、
光導波路へと変調用の交番電界を印加したときに、リッ
ジ角が９０°の場合に比べて、この交番電界による変調
の効率が低くなり、このために駆動電圧が低下する。
【０００６】リッジ型光導波路の側面が傾斜してくる理
由は次のように考えられる。エピタキシャル膜の主面に
リッジ型光導波路が突出するが、この際、リッジ型光導
波路の高さｄの幅Ｗに対する比率ｄ／Ｗを大きくするた
めには、即ち、リッジ型光導波路を細長く突出させるた
めには、リッジ型光導波路の周囲を、できる限り深くエ
ッチングする必要がある。しかし、基板側とマスクとの
エッチングレートの比率は通常２〜５：１程度であるた
めに、リッジ型光導波路の周囲を深くエッチングするた
めには、これに相応して厚さの大きいマスクを使用する
必要がある。しかし、このように厚いマスクを使用する
と、今度はマスクの周囲でエッチングレートが低下して
くるために、リッジ角θが９０°よりも著しく小さくな
ってくる。例えば、リッジ型光導波路の高さＷを２μｍ
以上としたときには、リッジ角θを９０°に近くするこ
とは困難であった。
由は次のように考えられる。エピタキシャル膜の主面に
リッジ型光導波路が突出するが、この際、リッジ型光導
波路の高さｄの幅Ｗに対する比率ｄ／Ｗを大きくするた
めには、即ち、リッジ型光導波路を細長く突出させるた
めには、リッジ型光導波路の周囲を、できる限り深くエ
ッチングする必要がある。しかし、基板側とマスクとの
エッチングレートの比率は通常２〜５：１程度であるた
めに、リッジ型光導波路の周囲を深くエッチングするた
めには、これに相応して厚さの大きいマスクを使用する
必要がある。しかし、このように厚いマスクを使用する
と、今度はマスクの周囲でエッチングレートが低下して
くるために、リッジ角θが９０°よりも著しく小さくな
ってくる。例えば、リッジ型光導波路の高さＷを２μｍ
以上としたときには、リッジ角θを９０°に近くするこ
とは困難であった。
【０００７】本発明の課題は、基板と、この基板の主面
上に突出するリッジ型光導波路とを備えている光導波路
デバイスを製造するのに際して、リッジ型光導波路の形
成に必要な時間を短縮して加工コストを減少させること
であり、この加工時の基板へのダメージを減少させて、
光導波路部分における加工変質層の生成を防止すること
である。更には、リッジ型光導波路の側面を、基板の主
面に対して垂直方向に近づけることである。
上に突出するリッジ型光導波路とを備えている光導波路
デバイスを製造するのに際して、リッジ型光導波路の形
成に必要な時間を短縮して加工コストを減少させること
であり、この加工時の基板へのダメージを減少させて、
光導波路部分における加工変質層の生成を防止すること
である。更には、リッジ型光導波路の側面を、基板の主
面に対して垂直方向に近づけることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】 本発明は、基板と、こ
の基板の主面上に突出するリッジ型光導波路とを備えて
いる光導波路デバイスを製造する方法であって、長方形
の平面形状を有するレーザ光束を、該レーザ光束の長辺
の方向を移動方向と同一方向に保ちながら、移動させる
アブレーション加工法によって前記リッジ型光導波路を
形成することを特徴とする、光導波路デバイスの製造方
法に係るものである。
の基板の主面上に突出するリッジ型光導波路とを備えて
いる光導波路デバイスを製造する方法であって、長方形
の平面形状を有するレーザ光束を、該レーザ光束の長辺
の方向を移動方向と同一方向に保ちながら、移動させる
アブレーション加工法によって前記リッジ型光導波路を
形成することを特徴とする、光導波路デバイスの製造方
法に係るものである。
【０００９】本発明者は、酸化物単結晶等からなる基板
にリッジ型光導波路を形成する方法について、研究を重
ねていたが、この過程で、基板を、エキシマレーザーを
使用して、直接にアブレーション加工することで、リッ
ジ型光導波路を形成することを想到した。
にリッジ型光導波路を形成する方法について、研究を重
ねていたが、この過程で、基板を、エキシマレーザーを
使用して、直接にアブレーション加工することで、リッ
ジ型光導波路を形成することを想到した。
【００１０】エキシマレーザーとは、波長が１５０〜３
００ｎｍである紫外領域のレーザー光であり、封入する
ガスの種類によって波長を選択できるという特徴があ
る。アブレーション加工とは、エキシマレーザー光のよ
うな高エネルギーの光を加工対象の材質に照射すること
によって、光の当たった部分を瞬時に分解および気化さ
せ、目的の形状を得る加工方法である。
００ｎｍである紫外領域のレーザー光であり、封入する
ガスの種類によって波長を選択できるという特徴があ
る。アブレーション加工とは、エキシマレーザー光のよ
うな高エネルギーの光を加工対象の材質に照射すること
によって、光の当たった部分を瞬時に分解および気化さ
せ、目的の形状を得る加工方法である。
【００１１】本発明者は、エキシマレーザーによるアブ
レーション加工技術を、リッジ型光導波路の形成に利用
することを検討した。また、これと同時に、液中アシス
トエッチング加工法等も、あわせて検討した。
レーション加工技術を、リッジ型光導波路の形成に利用
することを検討した。また、これと同時に、液中アシス
トエッチング加工法等も、あわせて検討した。
【００１２】この結果、エキシマレーザーを使用したア
ブレーション加工によると、特にリッジ型光導波路の形
成に有効であり、極めて高い生産性でリッジ型光導波路
を製作できることを発見した。しかも、得られたリッジ
型光導波路について、著しい光学特性の安定性と形状の
安定性とが得られた。
ブレーション加工によると、特にリッジ型光導波路の形
成に有効であり、極めて高い生産性でリッジ型光導波路
を製作できることを発見した。しかも、得られたリッジ
型光導波路について、著しい光学特性の安定性と形状の
安定性とが得られた。
【００１３】そして、こうして得られたリッジ型光導波
路について、光を伝搬させて見たところ、光の吸収特
性、消光比特性が良好であり、光導波路の表面に加工変
質層も形成されないことを発見し、本発明に到達した。
路について、光を伝搬させて見たところ、光の吸収特
性、消光比特性が良好であり、光導波路の表面に加工変
質層も形成されないことを発見し、本発明に到達した。
【００１４】本発明によれば、更に、リッジ型光導波路
のｄ／Ｗまたはリッジ部（後述）のｄ／Ｗを、従来より
も極めて大きい値（１以上、１００以下）とすることが
できることが判った。特に、これがｄ／Ｗが２以上であ
る細長いリッジ型の光導波路は、前記した理由からイオ
ンエッチング法等によっては作成できなかったものであ
る。しかも、この光導波路のリッジ角をほぼ９０°とす
ることができることも確認した。
のｄ／Ｗまたはリッジ部（後述）のｄ／Ｗを、従来より
も極めて大きい値（１以上、１００以下）とすることが
できることが判った。特に、これがｄ／Ｗが２以上であ
る細長いリッジ型の光導波路は、前記した理由からイオ
ンエッチング法等によっては作成できなかったものであ
る。しかも、この光導波路のリッジ角をほぼ９０°とす
ることができることも確認した。
【００１５】本発明者は、前記した作用効果が得られた
理由について更に検討した。即ち、光学特性の安定性に
ついては、アブレーション加工では、光の照射された部
分では、基板の材質が瞬時に分解および気化するので、
光が直接には当たらない周辺部分には、熱・応力等の影
響がほとんどなく、このためリッジ型光導波路の側面に
加工変質層がまったく生成しなかったものと考えられ
る。例えば、ＲＩＥ法によるエッチングを行うと、厚さ
数μｍの加工変質層が生成するため、この加工変質層の
部分を予め考慮してリッジ型光導波路の設計を行う必要
がある上、光学的な安定性が低くなっていた。
理由について更に検討した。即ち、光学特性の安定性に
ついては、アブレーション加工では、光の照射された部
分では、基板の材質が瞬時に分解および気化するので、
光が直接には当たらない周辺部分には、熱・応力等の影
響がほとんどなく、このためリッジ型光導波路の側面に
加工変質層がまったく生成しなかったものと考えられ
る。例えば、ＲＩＥ法によるエッチングを行うと、厚さ
数μｍの加工変質層が生成するため、この加工変質層の
部分を予め考慮してリッジ型光導波路の設計を行う必要
がある上、光学的な安定性が低くなっていた。
【００１６】また、リッジ型光導波路の形状安定性につ
いては、ＲＩＥ法によって作製したリッジ型光導波路
は、その側面が基板の主面に対して７０〜８０度の傾き
を有していた。しかし、本発明によれば、レーザー光の
照射装置のレンズの傾きを最適位置に調整することによ
って、リッジ型光導波路の側面の基板主面に対する傾き
を正確に制御できる。
いては、ＲＩＥ法によって作製したリッジ型光導波路
は、その側面が基板の主面に対して７０〜８０度の傾き
を有していた。しかし、本発明によれば、レーザー光の
照射装置のレンズの傾きを最適位置に調整することによ
って、リッジ型光導波路の側面の基板主面に対する傾き
を正確に制御できる。
【００１７】アブレーション加工用の光源としては、基
板の材質の吸収端よりも短波長側の光を使用する必要が
ある。しかし、通常は、３５０ｎｍ以下の波長を有する
光が好ましい。特に、酸化物単結晶からなる基板を加工
する場合には、３５０ｎｍ以下の波長を有する光を使用
することによって、基板に対して照射された光が、極表
面層中で吸収されるために、表面層のみを分解し、基板
の内部には加工ダメージを与えない。
板の材質の吸収端よりも短波長側の光を使用する必要が
ある。しかし、通常は、３５０ｎｍ以下の波長を有する
光が好ましい。特に、酸化物単結晶からなる基板を加工
する場合には、３５０ｎｍ以下の波長を有する光を使用
することによって、基板に対して照射された光が、極表
面層中で吸収されるために、表面層のみを分解し、基板
の内部には加工ダメージを与えない。
【００１８】このようなアブレーション加工に好適な波
長領域は、加工対象となる結晶の光吸収端の位置によっ
て変動するため、一律には規定できない。しかし、一般
的に光導波路用途に使用される酸化物単結晶は、３５０
ｎｍ以下の波長の領域に光吸収端を有している。このた
め、例えば波長５１２ｎｍのアルゴンレーザーを使用し
た場合には、良好なアブレーション加工は不可能であっ
た。この理由としては、基板の材質の吸収端よりも長波
長の光であるために、光が酸化物単結晶の内部まで透過
し、表面での吸収によるアブレーションが起こりにくい
からである。
長領域は、加工対象となる結晶の光吸収端の位置によっ
て変動するため、一律には規定できない。しかし、一般
的に光導波路用途に使用される酸化物単結晶は、３５０
ｎｍ以下の波長の領域に光吸収端を有している。このた
め、例えば波長５１２ｎｍのアルゴンレーザーを使用し
た場合には、良好なアブレーション加工は不可能であっ
た。この理由としては、基板の材質の吸収端よりも長波
長の光であるために、光が酸化物単結晶の内部まで透過
し、表面での吸収によるアブレーションが起こりにくい
からである。
【００１９】アブレーション加工用の光の波長は、３０
０ｎｍ以下とすることが一層好ましい。ただし、実用的
な観点からは、１５０ｎｍ以上とすることが好ましい。
また、現実の光源としては、エキシマレーザー光源の他
に、ＹＡＧの四次高調波（２６６ｎｍのレーザー光）、
エキシマランプ等が、現在のところ実用的である。
０ｎｍ以下とすることが一層好ましい。ただし、実用的
な観点からは、１５０ｎｍ以上とすることが好ましい。
また、現実の光源としては、エキシマレーザー光源の他
に、ＹＡＧの四次高調波（２６６ｎｍのレーザー光）、
エキシマランプ等が、現在のところ実用的である。
【００２０】アブレーション加工用の光照射装置として
は、いわゆる一括露光方式の装置と多重反射方式の装置
とが知られている。多重反射方式の場合には、マスクの
開孔率が小さい場合にも、光の利用率が高いという特徴
を有している。本発明においては、多重反射系によるア
ブレーション加工装置を使用することが一層好ましく、
これによって、１インチ以上の寸法を有するウエハーの
全体にわたって形成されたチッブパターンについて、短
時間で加工することができる。
は、いわゆる一括露光方式の装置と多重反射方式の装置
とが知られている。多重反射方式の場合には、マスクの
開孔率が小さい場合にも、光の利用率が高いという特徴
を有している。本発明においては、多重反射系によるア
ブレーション加工装置を使用することが一層好ましく、
これによって、１インチ以上の寸法を有するウエハーの
全体にわたって形成されたチッブパターンについて、短
時間で加工することができる。
【００２１】ここで、エキシマレーザーについて更に説
明する。エキシマレーザーは、紫外線のパルス繰り返し
発振レーザーであり、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）、Ｋｒ
Ｆ（波長２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）な
どの気体状の化合物が発振する紫外光を、光共振機によ
り方向性を揃えて取り出したものである。エキシマレー
ザーは、紫外線の短波長レーザーであるため、物質を構
成する原子や分子の結合をフォトンのエネルギーで分解
することができ、この化学的作用に基づいた応用が展開
されてきている。
明する。エキシマレーザーは、紫外線のパルス繰り返し
発振レーザーであり、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）、Ｋｒ
Ｆ（波長２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）な
どの気体状の化合物が発振する紫外光を、光共振機によ
り方向性を揃えて取り出したものである。エキシマレー
ザーは、紫外線の短波長レーザーであるため、物質を構
成する原子や分子の結合をフォトンのエネルギーで分解
することができ、この化学的作用に基づいた応用が展開
されてきている。
【００２２】エキシマレーザーを用いたアブレーション
加工は、例えば、ポリイミド等の微細加工のために孔を
開けるのに使用され、良好な形状の微細な孔の形成が可
能であることが報告されている。エキシマレーザーの応
用技術に関する文献としては、「Ｏ ｐｌｕｓ Ｅ」１
９９５年１１月号、第６４〜１０８頁の特集「実用期に
入ったエキシマレーザー」を挙げることができる。
加工は、例えば、ポリイミド等の微細加工のために孔を
開けるのに使用され、良好な形状の微細な孔の形成が可
能であることが報告されている。エキシマレーザーの応
用技術に関する文献としては、「Ｏ ｐｌｕｓ Ｅ」１
９９５年１１月号、第６４〜１０８頁の特集「実用期に
入ったエキシマレーザー」を挙げることができる。
【００２３】エキシマレーザーによってリッジ型光導波
路を形成する方法としては、次の三つの態様を挙げるこ
とができるが、本発明では下記スリットスキャン加工を
用いる。 （１）スポットスキャン加工。これは、図１に模式的に
示す方法である。図１において、基板１の主面１ａに対
してレーザーの光軸が垂直となるように、スポット状の
光束５を照射し、光束５を、例えば側面１ｂに垂直な方
向と向かって、矢印Ａのように進行させる。この結果、
光束が通過した部分には、横断面が長方形状の溝２Ａが
形成される。これと同様にして、溝２Ａと平行な溝２Ｂ
を形成する。ただし、４の破線は加工予定の部分を示す
ものである。溝２Ａと２Ｂとの間に細長いリッジ型光導
波路３を形成する。この光導波路３の上面３ａは基板の
表面と平行であり、一対の側面３ｂは、基板の主面に対
して略垂直である。
路を形成する方法としては、次の三つの態様を挙げるこ
とができるが、本発明では下記スリットスキャン加工を
用いる。 （１）スポットスキャン加工。これは、図１に模式的に
示す方法である。図１において、基板１の主面１ａに対
してレーザーの光軸が垂直となるように、スポット状の
光束５を照射し、光束５を、例えば側面１ｂに垂直な方
向と向かって、矢印Ａのように進行させる。この結果、
光束が通過した部分には、横断面が長方形状の溝２Ａが
形成される。これと同様にして、溝２Ａと平行な溝２Ｂ
を形成する。ただし、４の破線は加工予定の部分を示す
ものである。溝２Ａと２Ｂとの間に細長いリッジ型光導
波路３を形成する。この光導波路３の上面３ａは基板の
表面と平行であり、一対の側面３ｂは、基板の主面に対
して略垂直である。
【００２４】こうした方法であれば、加工後のエッチン
グ加工によって、加工堆積層を除去できる。また、スポ
ット状の光束５の走査によって溝のパターンを形成して
いるので、任意の平面的形状を有するリッジ型光導波路
を形成できる。
グ加工によって、加工堆積層を除去できる。また、スポ
ット状の光束５の走査によって溝のパターンを形成して
いるので、任意の平面的形状を有するリッジ型光導波路
を形成できる。
【００２５】（２）一括転写加工。これは、図２に模式
的に示す方法である（図１に示した各部分と同じ部分に
は、同じ符号を付け、その説明は省略する）所定の転写
パターンを有するマスクを予め通過した光束６を、基板
１の主面１ａに直接に照射し、光束６を移動させること
なく、所定の平面的パターンのリッジ型光導波路３を形
成する。
的に示す方法である（図１に示した各部分と同じ部分に
は、同じ符号を付け、その説明は省略する）所定の転写
パターンを有するマスクを予め通過した光束６を、基板
１の主面１ａに直接に照射し、光束６を移動させること
なく、所定の平面的パターンのリッジ型光導波路３を形
成する。
【００２６】こうした方法であれば、マスクの平面的転
写パターンを一括して基板上に転写しているので、加工
能率が高く、かつリッジ型光導波路の平面的形状の再現
性が極めて良好である。ただし、大面積のレーザービー
ムを発振させる必要があり、かつレーザービームを透過
させるためのマスクの作製精度を高くし、光学系の精度
も高くする必要がある。
写パターンを一括して基板上に転写しているので、加工
能率が高く、かつリッジ型光導波路の平面的形状の再現
性が極めて良好である。ただし、大面積のレーザービー
ムを発振させる必要があり、かつレーザービームを透過
させるためのマスクの作製精度を高くし、光学系の精度
も高くする必要がある。
【００２７】（３）スリットスキャン加工。これは、図
３に模式的に示す方法である。レーザーを、細長いパタ
ーンのスリットを有するマスクに透過させ、細長い長方
形の平面的形状を有するレーザー光束７を得る。この光
束７を基板１の主面１ａに照射し、矢印Ｂ方向へと移動
させる。この方法によれば、加工によって形成された溝
２Ａおよび２Ｂの底面の形状が特に滑らかになる。ただ
し、この方法では、平面的に見て直線形状である溝しか
形成できず、従って直線形状のリッジ型光導波路しか形
成できない。また、リッジ型光導波路の側面のエッジが
不明瞭になり易い。
３に模式的に示す方法である。レーザーを、細長いパタ
ーンのスリットを有するマスクに透過させ、細長い長方
形の平面的形状を有するレーザー光束７を得る。この光
束７を基板１の主面１ａに照射し、矢印Ｂ方向へと移動
させる。この方法によれば、加工によって形成された溝
２Ａおよび２Ｂの底面の形状が特に滑らかになる。ただ
し、この方法では、平面的に見て直線形状である溝しか
形成できず、従って直線形状のリッジ型光導波路しか形
成できない。また、リッジ型光導波路の側面のエッジが
不明瞭になり易い。
【００２８】本発明によって得られるリッジ型光導波路
は、基板から直接に突出していてよい。また、基板から
突出するリッジ部を形成し、このリッジ部の基部の方
を、基板と同じ酸化物単結晶によって形成し、リッジ部
の頂部の方に、エピタキシャル膜からなるリッジ型光導
波路を形成できる。これによって、後述する理由から、
光導波路中における光の歪みがなくなり、光の伝搬損失
や光ファイバーとの結合損失が一層減少し、かつ消光比
が減少した。
は、基板から直接に突出していてよい。また、基板から
突出するリッジ部を形成し、このリッジ部の基部の方
を、基板と同じ酸化物単結晶によって形成し、リッジ部
の頂部の方に、エピタキシャル膜からなるリッジ型光導
波路を形成できる。これによって、後述する理由から、
光導波路中における光の歪みがなくなり、光の伝搬損失
や光ファイバーとの結合損失が一層減少し、かつ消光比
が減少した。
【００２９】以下、本発明のこの態様に係る各光導波路
デバイスについて、図４〜図７を参照しつつ、説明す
る。図４（ａ）の光導波路基板１１Ａにおいては、基板
１６の主面１６ａから突出するようにリッジ部１２Ａが
形成されている。ここで、１６ｂは他方の主面であり、
１４ｄは側面である。リッジ部１２Ａの基部１５は、基
板１６の材質と同じ酸化物単結晶からなる。基部１５の
上に、エピタキシャル膜からなるリッジ型光導波路１３
が形成されている。この例においては、エピタキシャル
膜を光導波路として使用するので、エピタキシャル膜の
屈折率を基板１６の屈折率よりも大きくする必要があ
る。
デバイスについて、図４〜図７を参照しつつ、説明す
る。図４（ａ）の光導波路基板１１Ａにおいては、基板
１６の主面１６ａから突出するようにリッジ部１２Ａが
形成されている。ここで、１６ｂは他方の主面であり、
１４ｄは側面である。リッジ部１２Ａの基部１５は、基
板１６の材質と同じ酸化物単結晶からなる。基部１５の
上に、エピタキシャル膜からなるリッジ型光導波路１３
が形成されている。この例においては、エピタキシャル
膜を光導波路として使用するので、エピタキシャル膜の
屈折率を基板１６の屈折率よりも大きくする必要があ
る。
【００３０】図４（ｂ）の光導波路基板１１Ｂにおいて
は、基板１６の主面１６ａから突出するようにリッジ部
１２Ｂが形成されている。リッジ部１２Ｂの基部１５
は、基板材料１６を構成する酸化物単結晶からなり、基
部１５の上に、エピタキシャル膜１７およびリッジ型光
導波路１３が形成されている。
は、基板１６の主面１６ａから突出するようにリッジ部
１２Ｂが形成されている。リッジ部１２Ｂの基部１５
は、基板材料１６を構成する酸化物単結晶からなり、基
部１５の上に、エピタキシャル膜１７およびリッジ型光
導波路１３が形成されている。
【００３１】こうしたリッジ部１２Ａ、１２Ｂをアブレ
ーション加工法によって形成することで、ｄ／Ｗの比率
が１以上、特には２以上であって、リッジ角がほぼ９０
°となるような光導波路またはリッジ部を形成できる。
ーション加工法によって形成することで、ｄ／Ｗの比率
が１以上、特には２以上であって、リッジ角がほぼ９０
°となるような光導波路またはリッジ部を形成できる。
【００３２】こうした光導波路基板においては、光導波
路１３の中を伝搬する光のビーム１４の断面形状がほぼ
円形となり、光ビームの歪みが生じない。これは、基部
１５が基板１６から突出しているのと共に、基部１５の
上に光導波路１３が形成されているために、光のビーム
が基板１６の方に向かって漏れたり、拡散したりしない
からである。更に、光導波路１３の側面１３ｂが互いに
平行であって、光導波路１３の断面形状が正方形もしく
は長方形であるために、光のビーム１４の対称性が高
く、その伝搬の効率が最も高くなるからである。
路１３の中を伝搬する光のビーム１４の断面形状がほぼ
円形となり、光ビームの歪みが生じない。これは、基部
１５が基板１６から突出しているのと共に、基部１５の
上に光導波路１３が形成されているために、光のビーム
が基板１６の方に向かって漏れたり、拡散したりしない
からである。更に、光導波路１３の側面１３ｂが互いに
平行であって、光導波路１３の断面形状が正方形もしく
は長方形であるために、光のビーム１４の対称性が高
く、その伝搬の効率が最も高くなるからである。
【００３３】こうした光導波路基板を使用して、光の強
度、位相を変調するための光変調器なしい光スイッチン
グ素子を作製できる。この際、光を変調するための電極
の形態は特に制限されないが、例えば図５（ａ）、
（ｂ）および図６に示すような形態の電極を形成するこ
とが好ましい。図５（ａ）の光導波路デバイスにおいて
は、光導波路基板１１Ｂにおいて、光導波路１３の頂面
ないし上面１３ａに電極２０Ａを形成すると共に、基板
１６の他方の主面ないし底面１６ｂ上に、電極２０Ａと
対向する電極２０Ｂを形成している。これらの一対の電
極２０Ａと２０Ｂとを、それぞれ電線２１によって電力
供給手段（好ましくは交流電源）２２に対して、電気的
に接続する。これによって、リッジ部１２Ｂに対して、
その長さ方向（高さ方向）に対してほぼ平行に電圧が印
加され、これによる電界が光導波路１３に対して印加さ
れる。
度、位相を変調するための光変調器なしい光スイッチン
グ素子を作製できる。この際、光を変調するための電極
の形態は特に制限されないが、例えば図５（ａ）、
（ｂ）および図６に示すような形態の電極を形成するこ
とが好ましい。図５（ａ）の光導波路デバイスにおいて
は、光導波路基板１１Ｂにおいて、光導波路１３の頂面
ないし上面１３ａに電極２０Ａを形成すると共に、基板
１６の他方の主面ないし底面１６ｂ上に、電極２０Ａと
対向する電極２０Ｂを形成している。これらの一対の電
極２０Ａと２０Ｂとを、それぞれ電線２１によって電力
供給手段（好ましくは交流電源）２２に対して、電気的
に接続する。これによって、リッジ部１２Ｂに対して、
その長さ方向（高さ方向）に対してほぼ平行に電圧が印
加され、これによる電界が光導波路１３に対して印加さ
れる。
【００３４】図５（ｂ）の光導波路デバイスにおいて
は、光導波路基板１１Ｂの光導波路１３の頂面１３ａに
電極２０Ａを形成すると共に、基部１５の表面１５ａお
よび基板１６の主面１６ａにわたって延びるように、電
極２０Ｃを形成する。一対の電極２０Ａと２０Ｃとが、
電線２１によって電力供給手段２２に対して電気的に接
続されている。これによって、光導波路１３に対して、
その高さ方向に向かって電圧が印加される。
は、光導波路基板１１Ｂの光導波路１３の頂面１３ａに
電極２０Ａを形成すると共に、基部１５の表面１５ａお
よび基板１６の主面１６ａにわたって延びるように、電
極２０Ｃを形成する。一対の電極２０Ａと２０Ｃとが、
電線２１によって電力供給手段２２に対して電気的に接
続されている。これによって、光導波路１３に対して、
その高さ方向に向かって電圧が印加される。
【００３５】図６の光導波路デバイスにおいては、リッ
ジ部１２Ｂの光導波路１３のうち、基板１６の主面１６
ａに対して垂直な一対の側面１３ｂ上に、それぞれ電極
２０Ｄが形成されており、各電極２０Ｄがそれぞれ電線
２１によって電力供給手段２２に対して電気的に接続さ
れている。これによって、光導波路１３に対して各電極
２０Ｄによって電圧が印加される。
ジ部１２Ｂの光導波路１３のうち、基板１６の主面１６
ａに対して垂直な一対の側面１３ｂ上に、それぞれ電極
２０Ｄが形成されており、各電極２０Ｄがそれぞれ電線
２１によって電力供給手段２２に対して電気的に接続さ
れている。これによって、光導波路１３に対して各電極
２０Ｄによって電圧が印加される。
【００３６】なお、図４（ａ）の光導波路基板１１Ａを
使用した場合でも、図５（ａ）、（ｂ）および図６に示
す各形態の光導波路デバイスを作製できることは、言う
までもない。むろん、図５（ａ）、（ｂ）の場合には、
光導波路１３の頂面１３ａに電極２０Ａを形成し、図６
の場合には、光導波路１３の一対の側面１３ｂにそれぞ
れ電極２０Ｄを形成する。
使用した場合でも、図５（ａ）、（ｂ）および図６に示
す各形態の光導波路デバイスを作製できることは、言う
までもない。むろん、図５（ａ）、（ｂ）の場合には、
光導波路１３の頂面１３ａに電極２０Ａを形成し、図６
の場合には、光導波路１３の一対の側面１３ｂにそれぞ
れ電極２０Ｄを形成する。
【００３７】図７は、本発明の光導波路デバイスを、疑
似位相整合型の周期分極反転構造を有する第二高調波発
生デバイスに対して適用した実施形態を示す、斜視図で
ある。この第二高調波発生デバイス２６は、光導波路基
板１１Ｂからなっている。光導波路１３内に、周期分極
反転構造２５が形成されている。即ち、図７に模式的に
示すように、光導波路１３には多数の分極反転部分２５
ａおよび２５ｂが形成されており、かつ隣り合う分極反
転部分２５ａと２５ｂとは、分極の方向が逆転してい
る。
似位相整合型の周期分極反転構造を有する第二高調波発
生デバイスに対して適用した実施形態を示す、斜視図で
ある。この第二高調波発生デバイス２６は、光導波路基
板１１Ｂからなっている。光導波路１３内に、周期分極
反転構造２５が形成されている。即ち、図７に模式的に
示すように、光導波路１３には多数の分極反転部分２５
ａおよび２５ｂが形成されており、かつ隣り合う分極反
転部分２５ａと２５ｂとは、分極の方向が逆転してい
る。
【００３８】第二高調波発生デバイス２６を製造するた
めには、基板１６を一定の方向に分極させ（好ましくは
主面１６ａに対して垂直の方向に分極させ）、次いで基
板１６上にエピタキシャル膜を形成し、このエピタキシ
ャル膜および基板１６の所定部分を、前記のようにアブ
レーション加工する。この際には、エピタキシャル膜の
分極方向は、基板１６の分極方向に対して逆転してい
る。次いで、公知の方法に従って、光導波路中に周期分
極反転構造を形成する。
めには、基板１６を一定の方向に分極させ（好ましくは
主面１６ａに対して垂直の方向に分極させ）、次いで基
板１６上にエピタキシャル膜を形成し、このエピタキシ
ャル膜および基板１６の所定部分を、前記のようにアブ
レーション加工する。この際には、エピタキシャル膜の
分極方向は、基板１６の分極方向に対して逆転してい
る。次いで、公知の方法に従って、光導波路中に周期分
極反転構造を形成する。
【００３９】本発明においてアブレーション加工するべ
き酸化物単結晶としては、ニオブ酸リチウム、タンタル
酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固
溶体、ニオブ酸リチウムカリウム、タンタル酸カリウム
を例示できる。
き酸化物単結晶としては、ニオブ酸リチウム、タンタル
酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固
溶体、ニオブ酸リチウムカリウム、タンタル酸カリウム
を例示できる。
【００４０】光導波路の断面形状は特に限定はされない
が、光のビームの対称性を向上させ、光の伝搬損失を最
も減少させるためには、略正方形とすることが好まし
い。またリッジ部のｄ／Ｗを２以上とすることによっ
て、リッジ部内の光導波路に加わる電界が基板の方へと
広がりにくくなるので、好ましい。また、リッジ部のｄ
／Ｗを１００以下とすることによって、このリッジ部を
備えた光導波路基板の取扱いが容易となり、基板の取扱
いの最中にリッジ部分の破損が生じにくくなる。
が、光のビームの対称性を向上させ、光の伝搬損失を最
も減少させるためには、略正方形とすることが好まし
い。またリッジ部のｄ／Ｗを２以上とすることによっ
て、リッジ部内の光導波路に加わる電界が基板の方へと
広がりにくくなるので、好ましい。また、リッジ部のｄ
／Ｗを１００以下とすることによって、このリッジ部を
備えた光導波路基板の取扱いが容易となり、基板の取扱
いの最中にリッジ部分の破損が生じにくくなる。
【００４１】
【実施例】（実施例１）
Ｚカットした３インチウエハーのＬｉＮｂＯ3 単結晶基
板（光学グレード）を準備した。この寸法は直径３イン
チ、厚さ１ｍｍであった。この基板上に、液相エピタキ
シャル法によってニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウ
ム単結晶膜を形成した。具体的には、ＬｉＮｂＯ3 ─Ｌ
ｉＴａＯ3 ─ＬｉＶＯ3 擬三元系の溶融体を準備した。
この溶融体の仕込み組成は、ＬｉＮｂＯ3 ：ＬｉＴａＯ
3 ：ＬｉＶＯ3 ＝４：１６：８０とした。この溶融体
を、１２００℃で３時間以上攪拌し、十分均一な液相の
状態とした。その後、溶融体を９５０℃まで冷却した
後、１２時間以上保持した。この結果、溶融体の内部
で、過飽和分の固溶体が核発生し、固相がルツボの壁面
に析出した。
板（光学グレード）を準備した。この寸法は直径３イン
チ、厚さ１ｍｍであった。この基板上に、液相エピタキ
シャル法によってニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウ
ム単結晶膜を形成した。具体的には、ＬｉＮｂＯ3 ─Ｌ
ｉＴａＯ3 ─ＬｉＶＯ3 擬三元系の溶融体を準備した。
この溶融体の仕込み組成は、ＬｉＮｂＯ3 ：ＬｉＴａＯ
3 ：ＬｉＶＯ3 ＝４：１６：８０とした。この溶融体
を、１２００℃で３時間以上攪拌し、十分均一な液相の
状態とした。その後、溶融体を９５０℃まで冷却した
後、１２時間以上保持した。この結果、溶融体の内部
で、過飽和分の固溶体が核発生し、固相がルツボの壁面
に析出した。
【００４２】その後、溶融体の温度を、９５０℃から成
膜温度９４０℃まで冷却した。ただちにニオブ酸リチウ
ム単結晶基板を液相部分に接触させ、成膜を行った。得
られた固溶体膜は、ＬｉＮｂ0.70Ｔａ0.30Ｏ3 の組成を
有していた。また膜の厚さは１０μｍであった。
膜温度９４０℃まで冷却した。ただちにニオブ酸リチウ
ム単結晶基板を液相部分に接触させ、成膜を行った。得
られた固溶体膜は、ＬｉＮｂ0.70Ｔａ0.30Ｏ3 の組成を
有していた。また膜の厚さは１０μｍであった。
【００４３】この固溶体膜の上に、液相エピタキシャル
法によって、ニオブ酸リチウム膜を形成した。具体的に
は、ＬｉＮｂＯ3 ─ＬｉＶＯ3 擬二元系の溶融体を準備
した。この溶融体の仕込み組成は、ＬｉＮｂＯ3 ：Ｌｉ
ＶＯ3 ＝２０：８０とした。この溶融体を１２００℃で
３時間以上攪拌し、十分均一な液相の状態とした。その
後、溶融体を９０５℃まで冷却した後、１２時間以上保
持した。
法によって、ニオブ酸リチウム膜を形成した。具体的に
は、ＬｉＮｂＯ3 ─ＬｉＶＯ3 擬二元系の溶融体を準備
した。この溶融体の仕込み組成は、ＬｉＮｂＯ3 ：Ｌｉ
ＶＯ3 ＝２０：８０とした。この溶融体を１２００℃で
３時間以上攪拌し、十分均一な液相の状態とした。その
後、溶融体を９０５℃まで冷却した後、１２時間以上保
持した。
【００４４】その後、溶融体の温度を、９０５℃から成
膜温度９００℃まで冷却した。ただちにニオブ酸リチウ
ム単結晶基板を液相部分に接触させ、成膜を行った。得
られたニオブ酸リチウム単結晶膜の厚さは約１０μｍで
あった。
膜温度９００℃まで冷却した。ただちにニオブ酸リチウ
ム単結晶基板を液相部分に接触させ、成膜を行った。得
られたニオブ酸リチウム単結晶膜の厚さは約１０μｍで
あった。
【００４５】この基板のエピタキシャル膜側についてア
ブレーション加工を行った。ニオブ酸リチウム単結晶の
吸収端よりも波長の短いＫｒＦエキシマレーザー（波長
２４８ｎｍ）を光源として使用し、図１に示す方法でア
ブレーション加工を行った。この照射した光束の平面的
形状を図８に示す。図８において、８が照射した部分な
いしスポットであり、９が２つの照射スポット８の間に
ある間隙であって、リッジ型光導波路に対応する。ａを
２００μｍとし、ｂを１０μｍとし、ｃを１．０ｍｍと
した。照射エネルギー密度が６Ｊ／ｃｍ2 となるように
光学系を調節し、パルス幅を１５ｎｓｅｃとし、パルス
周波数を６００Ｈｚとし、走査速度を１．２ｍｍ／秒と
した。長さ２０ｍｍのリッジ型光導波路３を形成するの
に必要な時間は、１７秒であった。
ブレーション加工を行った。ニオブ酸リチウム単結晶の
吸収端よりも波長の短いＫｒＦエキシマレーザー（波長
２４８ｎｍ）を光源として使用し、図１に示す方法でア
ブレーション加工を行った。この照射した光束の平面的
形状を図８に示す。図８において、８が照射した部分な
いしスポットであり、９が２つの照射スポット８の間に
ある間隙であって、リッジ型光導波路に対応する。ａを
２００μｍとし、ｂを１０μｍとし、ｃを１．０ｍｍと
した。照射エネルギー密度が６Ｊ／ｃｍ2 となるように
光学系を調節し、パルス幅を１５ｎｓｅｃとし、パルス
周波数を６００Ｈｚとし、走査速度を１．２ｍｍ／秒と
した。長さ２０ｍｍのリッジ型光導波路３を形成するの
に必要な時間は、１７秒であった。
【００４６】作製されたリッジ型光導波路の断面形状を
走査型電子顕微鏡によって観察したところ、溝２Ａ、２
Ｂの深さは２０μｍであり、幅は１０μｍであり、導波
路３の側面３ｂの主面１ａに対する傾斜角度は８８〜９
０度であった。波長１．５５μｍのＴＥ波をリッジ型光
導波路中に入射させ、導波特性を評価した。この結果、
導波光はシングルモードであり、伝搬損失は０．６ｄＢ
／ｃｍであった。
走査型電子顕微鏡によって観察したところ、溝２Ａ、２
Ｂの深さは２０μｍであり、幅は１０μｍであり、導波
路３の側面３ｂの主面１ａに対する傾斜角度は８８〜９
０度であった。波長１．５５μｍのＴＥ波をリッジ型光
導波路中に入射させ、導波特性を評価した。この結果、
導波光はシングルモードであり、伝搬損失は０．６ｄＢ
／ｃｍであった。
【００４７】（実施例２）Ｚカットした寸法３０ｍｍ×
３０ｍｍのＫＬＮＴ（組成Ｋ3.0 Ｌｉ2.2 Ｎｂ4. 6 Ｔａ
0.2 Ｏ12）単結晶基板上に、液相エピタキシャル法によ
って厚さ５μｍのＫＬＮエピタキシャル膜（組成Ｋ3.0
Ｌｉ2.2 Ｎｂ4.8 Ｏ12）を形成した。この基板のエピタ
キシャル膜側について、アブレーション加工を行った。
ＫＬＮＴ単結晶の吸収端よりも波長の短いＡｒＦエキシ
マレーザー（波長１９３ｎｍ）を光源として使用し、図
１に示す方法でアブレーション加工を行った。この照射
した光束の平面的形状を、図８に示す。ここで、ａを２
００μｍとし、ｂを５μｍとし、ｃを１．０ｍｍとし
た。照射エネルギー密度が６Ｊ／ｃｍ2 となるように光
学系を調節し、パルス幅を１５ｎｓｅｃとし、パルス周
波数を３００Ｈｚとし、走査速度を１．２ｍｍ／秒とし
た。長さ７ｍｍのリッジ型光導波路３を形成するのに必
要な時間は、６秒であった。
３０ｍｍのＫＬＮＴ（組成Ｋ3.0 Ｌｉ2.2 Ｎｂ4. 6 Ｔａ
0.2 Ｏ12）単結晶基板上に、液相エピタキシャル法によ
って厚さ５μｍのＫＬＮエピタキシャル膜（組成Ｋ3.0
Ｌｉ2.2 Ｎｂ4.8 Ｏ12）を形成した。この基板のエピタ
キシャル膜側について、アブレーション加工を行った。
ＫＬＮＴ単結晶の吸収端よりも波長の短いＡｒＦエキシ
マレーザー（波長１９３ｎｍ）を光源として使用し、図
１に示す方法でアブレーション加工を行った。この照射
した光束の平面的形状を、図８に示す。ここで、ａを２
００μｍとし、ｂを５μｍとし、ｃを１．０ｍｍとし
た。照射エネルギー密度が６Ｊ／ｃｍ2 となるように光
学系を調節し、パルス幅を１５ｎｓｅｃとし、パルス周
波数を３００Ｈｚとし、走査速度を１．２ｍｍ／秒とし
た。長さ７ｍｍのリッジ型光導波路３を形成するのに必
要な時間は、６秒であった。
【００４８】作製されたリッジ型光導波路の断面形状を
走査型電子顕微鏡によって観察したところ、溝２Ａ、２
Ｂの深さは８μｍであり、幅は５μｍであり、導波路３
の側面３ｂの主面１ａに対する傾斜角度は９０度であっ
た。波長０．８５μｍのＴＥ波をリッジ型光導波路中に
入射させ、導波特性を評価した。この結果、導波光はシ
ングルモードであり、伝搬損失は０．８ｄＢ／ｃｍであ
った。
走査型電子顕微鏡によって観察したところ、溝２Ａ、２
Ｂの深さは８μｍであり、幅は５μｍであり、導波路３
の側面３ｂの主面１ａに対する傾斜角度は９０度であっ
た。波長０．８５μｍのＴＥ波をリッジ型光導波路中に
入射させ、導波特性を評価した。この結果、導波光はシ
ングルモードであり、伝搬損失は０．８ｄＢ／ｃｍであ
った。
【００４９】（比較例１）実施例１と同様にして、基板
上にニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体膜と
ニオブ酸リチウム膜とを順次形成した。リフトオフ法に
よって、幅１０μｍ、厚さ４００オングストロームの、
チタン膜のマスクを形成した。Ｃ3 Ｆ6 ガスを使用して
反応性イオンエッチングを行い、深さ１０μｍ、厚さ２
０ｍｍのリッジ型光導波路を形成した。ガスの圧力を
０．０１Ｔｏｒｒとした。エッチングレートは４０ｎｍ
／分であった。
上にニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体膜と
ニオブ酸リチウム膜とを順次形成した。リフトオフ法に
よって、幅１０μｍ、厚さ４００オングストロームの、
チタン膜のマスクを形成した。Ｃ3 Ｆ6 ガスを使用して
反応性イオンエッチングを行い、深さ１０μｍ、厚さ２
０ｍｍのリッジ型光導波路を形成した。ガスの圧力を
０．０１Ｔｏｒｒとした。エッチングレートは４０ｎｍ
／分であった。
【００５０】こうして得られたリッジ型光導波路の断面
形状を走査型電子顕微鏡によって観察したところ、リッ
ジ型光導波路は台形をしており、光導波路の側面の基板
主面に対する傾斜角度は６０〜７０度であり、上面の幅
は１０μｍであり、底面の幅は２２μｍであった。波長
１．５５μｍのＴＥ波をリッジ型光導波路中に入射さ
せ、導波特性を評価した。この結果、導波光はマルチモ
ードとなり、伝搬損失は１．９ｄＢ／ｃｍであった。
形状を走査型電子顕微鏡によって観察したところ、リッ
ジ型光導波路は台形をしており、光導波路の側面の基板
主面に対する傾斜角度は６０〜７０度であり、上面の幅
は１０μｍであり、底面の幅は２２μｍであった。波長
１．５５μｍのＴＥ波をリッジ型光導波路中に入射さ
せ、導波特性を評価した。この結果、導波光はマルチモ
ードとなり、伝搬損失は１．９ｄＢ／ｃｍであった。
【００５１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、極
めて高い生産性でリッジ型光導波路を製作でき、得られ
たリッジ型光導波路について、著しい光学特性の安定性
と形状の安定性とが得られた。また、長方形の平面形状
を有するレーザ光束を、該レーザ光束の長辺の方向を移
動方向と同一方向に保ちながら、移動させ（所謂スリッ
トスキャン加工）アブレーション加工を行なうことによ
り、加工により形成された溝の底面形状が非常に滑らか
となる。そして、こうして得られたリッジ型光導波路に
ついて、光を伝搬させて見たところ、光の吸収特性、消
光比特性が良好であり、光導波路の表面に加工変質層も
形成されなかった。しかも、基板の主面に対するリッジ
型光導波路の側面の角度を自由に制御でき、特に垂直に
することができた。
めて高い生産性でリッジ型光導波路を製作でき、得られ
たリッジ型光導波路について、著しい光学特性の安定性
と形状の安定性とが得られた。また、長方形の平面形状
を有するレーザ光束を、該レーザ光束の長辺の方向を移
動方向と同一方向に保ちながら、移動させ（所謂スリッ
トスキャン加工）アブレーション加工を行なうことによ
り、加工により形成された溝の底面形状が非常に滑らか
となる。そして、こうして得られたリッジ型光導波路に
ついて、光を伝搬させて見たところ、光の吸収特性、消
光比特性が良好であり、光導波路の表面に加工変質層も
形成されなかった。しかも、基板の主面に対するリッジ
型光導波路の側面の角度を自由に制御でき、特に垂直に
することができた。
【図１】スポットスキャン方式によって、基板の主面１
ａに対してスポット状の光束５を照射している状態を模
式的に示す斜視図である。
ａに対してスポット状の光束５を照射している状態を模
式的に示す斜視図である。
【図２】一括転写加工方式によって、基板の主面１ａに
対して光束６を照射している状態を模式的に示す斜視図
である。
対して光束６を照射している状態を模式的に示す斜視図
である。
【図３】スリットスキャン方式によって、基板の主面１
ａに対してスリット状の光束７を照射している状態を模
式的に示す斜視図である。
ａに対してスリット状の光束７を照射している状態を模
式的に示す斜視図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明によって
製作できる光導波路基板１１Ａ、１１Ｂを模式的に示す
正面図である。
製作できる光導波路基板１１Ａ、１１Ｂを模式的に示す
正面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明によって
製作できる光導波路デバイスを模式的に示す正面図であ
る。
製作できる光導波路デバイスを模式的に示す正面図であ
る。
【図６】本発明によって製作できる光導波路デバイスを
模式的に示す正面図である。
模式的に示す正面図である。
【図７】本発明によって製作できる、周期分極反転構造
を有する、疑似位相整合による第二高調波発生デバイス
を模式的に示す斜視図である。
を有する、疑似位相整合による第二高調波発生デバイス
を模式的に示す斜視図である。
【図８】本発明の実施例において使用したエキシマレー
ザーのスポットの形状を示す平面図である。
ザーのスポットの形状を示す平面図である。
１、１６ 基板 １ａ、１６ａ 基板の主面 １ｂ
基板の側面 ５ スポット状の光束 ２Ａ、２Ｂ
溝 ３、１３ リッジ型光導波路 ６ 所定の転
写パターンを有するマスクを予め通過した光束６ ７
スリット状の光束 １１Ａ、１１Ｂ 光導波路基板
１２Ａ、１２Ｂ リッジ部 １５ 基部 １４
光導波路１３の中を伝搬する光のビーム ２６第二高
調波発生デバイス ２５ 周期分極反転構造 ２５
ａ、２５ｂ 分極反転部分
基板の側面 ５ スポット状の光束 ２Ａ、２Ｂ
溝 ３、１３ リッジ型光導波路 ６ 所定の転
写パターンを有するマスクを予め通過した光束６ ７
スリット状の光束 １１Ａ、１１Ｂ 光導波路基板
１２Ａ、１２Ｂ リッジ部 １５ 基部 １４
光導波路１３の中を伝搬する光のビーム ２６第二高
調波発生デバイス ２５ 周期分極反転構造 ２５
ａ、２５ｂ 分極反転部分
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 加藤 賢治
愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号
日本碍子株式会社内
(72)発明者 小口 貴司
愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号
日本碍子株式会社内
(56)参考文献 特開 平６−3544（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−28007（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−348328（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−123018（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−251806（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−9309（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−168210（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−44292（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−339002（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−118704（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−223714（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−20336（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−232416（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−146240（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−214109（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−86990（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−202407（ＪＰ，Ａ)
米国特許5106211（ＵＳ，Ａ)
米国特許5368900（ＵＳ，Ａ)
欧州特許出願公開699934（ＥＰ，Ａ
１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 6/12 - 6/14
G02F 1/00 - 1/035
G02F 1/29 - 1/39
B23K 26/00
Claims (8)
- 【請求項１】基板と、この基板の主面上に突出するリッ
ジ型光導波路とを備えている光導波路デバイスを製造す
る方法であって、長方形の平面形状を有するレーザ光束
を、該レーザ光束の長辺の方向を移動方向と同一方向に
保ちながら、移動させるアブレーション加工法によって
前記リッジ型光導波路を形成することを特徴とする、光
導波路デバイスの製造方法。 - 【請求項２】前記アブレーション加工の光源として、３
５０ｎｍ以下の波長を有する光を用いることを特徴とす
る、請求項１記載の光導波路デバイスの製造方法。 - 【請求項３】前記アブレーション加工の光源として、１
５０〜３００ｎｍの波長を有する光を用いることを特徴
とする、請求項２記載の光導波路デバイスの製造方法。 - 【請求項４】前記基板の材質として、酸化物単結晶を使
用することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つ
の請求項に記載の光導波路デバイスの製造方法。 - 【請求項５】前記酸化物単結晶として、ニオブ酸リチウ
ム、タンタル酸リチウムおよびニオブ酸リチウム−タン
タル酸リチウム固溶体からなる群より選ばれた一種以上
の酸化物単結晶を使用することを特徴とする、請求項４
記載の光導波路デバイスの製造方法。 - 【請求項６】前記酸化物単結晶として、ニオブ酸リチウ
ムカリウムおよびタンタル酸リチウムカリウムからなる
群より選ばれた一種以上の酸化物単結晶を使用すること
を特徴とする、請求項４記載の光導波路デバイスの製造
方法。 - 【請求項７】前記リッジ部が、酸化物単結晶からなる基
部と、この基部上に形成されている酸化物単結晶のエピ
タキシャル膜からなる光導波路とを備えていることを特
徴とする、請求項１〜６のいずれか一つの請求項に記載
の光導波路デバイスの製造方法。 - 【請求項８】前記リッジ部の高さｄと幅Ｗとの比率ｄ／
Ｗが２以上、１００以下であることを特徴とする、請求
項７記載の光導波路デバイスの製造方法。
Priority Applications (4)
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| JP07661296A JP3432993B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 光導波路デバイスの製造方法 |
| US08/825,020 US5866200A (en) | 1996-03-29 | 1997-03-26 | Process for producing optical waveguide-provided substrate |
| DE69732734T DE69732734T2 (de) | 1996-03-29 | 1997-03-27 | Verfahren zur Herstellung eines optischen Wellenleiters in einem Substrat |
| EP97302133A EP0803747B1 (en) | 1996-03-29 | 1997-03-27 | A process for producing an optical waveguide in a substrate |
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|---|---|---|---|
| JP07661296A JP3432993B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 光導波路デバイスの製造方法 |
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09269430A JPH09269430A (ja) | 1997-10-14 |
| JP3432993B2 true JP3432993B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=13610176
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| EP (1) | EP0803747B1 (ja) |
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| DE (1) | DE69732734T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220413355A1 (en) * | 2019-12-03 | 2022-12-29 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical Element and Manufacturing Method Thereof |
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|---|---|---|---|---|
| JPH1010348A (ja) * | 1996-06-26 | 1998-01-16 | Ngk Insulators Ltd | 光導波路デバイスの製造方法 |
| JPH1082921A (ja) * | 1996-09-06 | 1998-03-31 | Ngk Insulators Ltd | 光導波路基板、光導波路部品、第二高調波発生デバイスおよび光導波路基板の製造方法 |
| JPH11197498A (ja) * | 1998-01-13 | 1999-07-27 | Japan Science & Technology Corp | 無機材料内部の選択的改質方法及び内部が選択的に改質された無機材料 |
| JP2000266952A (ja) | 1999-03-18 | 2000-09-29 | Nec Corp | 光導波路素子の製造方法及び光導波路素子 |
| US7142741B2 (en) | 2000-10-25 | 2006-11-28 | Iruvis Limited | Laser cutting method and apparatus for optical fibres or waveguides |
| JP2002350915A (ja) * | 2001-05-30 | 2002-12-04 | Ngk Insulators Ltd | 波長変換素子、波長変換用光導波路デバイス、高調波発生装置および波長変換素子の製造方法 |
| JP2002365680A (ja) * | 2001-06-05 | 2002-12-18 | Ngk Insulators Ltd | 三次元光導波路、光導波路デバイス、高調波発生装置および三次元光導波路の製造方法 |
| JP3558339B2 (ja) * | 2001-06-13 | 2004-08-25 | 日本碍子株式会社 | 光導波路の製造方法、光導波路および波長変換デバイス |
| JP2002372641A (ja) * | 2001-06-13 | 2002-12-26 | Ngk Insulators Ltd | 光導波路の製造方法、光導波路および波長変換デバイス |
| JP2004219751A (ja) * | 2003-01-15 | 2004-08-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光導波路デバイスならびにそれを用いた光導波路レーザおよびそれを備えた光学装置 |
| US7433111B2 (en) * | 2003-06-10 | 2008-10-07 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Electrooptic modulation element |
| JP4507670B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2010-07-21 | 株式会社島津製作所 | 導波路型波長変換素子の製造方法 |
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| EP1795946B1 (en) | 2004-09-29 | 2019-05-22 | NGK Insulators, Ltd. | Optically functional device |
| EP1801625B1 (en) | 2004-10-12 | 2019-11-20 | NGK Insulators, Ltd. | Optical waveguide substrate and harmonics generating device |
| JP2007241078A (ja) | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Ngk Insulators Ltd | 波長変換素子 |
| JP4662872B2 (ja) | 2006-03-20 | 2011-03-30 | 日本碍子株式会社 | 波長変換素子 |
| JP2009198651A (ja) * | 2008-02-20 | 2009-09-03 | Ngk Insulators Ltd | 波長変換素子およびその製造方法 |
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| WO2019068396A1 (de) * | 2017-10-04 | 2019-04-11 | Lpkf Laser & Electronics Ag | Optisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung |
| DE102019214684A1 (de) * | 2019-09-25 | 2021-03-25 | Q.ant GmbH | Verfahren zum Herstellen von Mikrostrukturen an einem optischen Kristall |
| DE102021205679A1 (de) | 2021-06-04 | 2022-12-08 | Q.ant GmbH | Verfahren zum Herstellen von Mikrostrukturen an einem Diamant-Kristall |
| DE102021206956A1 (de) | 2021-07-02 | 2023-01-05 | Q.ant GmbH | Verfahren zum Bilden von freistehenden Mikrostrukturen an einem Diamant-Kristall und Diamant-Kristall |
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-
1996
- 1996-03-29 JP JP07661296A patent/JP3432993B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-03-26 US US08/825,020 patent/US5866200A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-03-27 EP EP97302133A patent/EP0803747B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-03-27 DE DE69732734T patent/DE69732734T2/de not_active Expired - Lifetime
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| US20220413355A1 (en) * | 2019-12-03 | 2022-12-29 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical Element and Manufacturing Method Thereof |
| US11852953B2 (en) * | 2019-12-03 | 2023-12-26 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical element and manufacturing method thereof |
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| DE69732734T2 (de) | 2006-04-06 |
| EP0803747A3 (en) | 1998-08-05 |
| EP0803747B1 (en) | 2005-03-16 |
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| EP0803747A2 (en) | 1997-10-29 |
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