JP4507670B2

JP4507670B2 - 導波路型波長変換素子の製造方法

Info

Publication number: JP4507670B2
Application number: JP2004103222A
Authority: JP
Inventors: 守久光; 勝彦徳田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005292211A

Description

本発明は、導波路型波長変換素子およびその製造方法に関し、さらに詳しくは、製造工程を簡素化できると共に低屈折率基板も必要としない構造を有する導波路型波長変換素子およびその製造方法に関する。

従来の導波路型波長変換素子は、次のようにして製造されている。
（１）周期的な分極反転構造を有する周期的分極反転構造基板を製造する（例えば、特許文献１，２，３，４参照。）。
（２）周期的分極反転構造基板より屈折率の小さい低屈折率基板上に周期的分極反転構造基板を接着する。
（３）周期的分極反転構造基板の導波路とする部分の両側部分を研磨して薄膜化し、リッジ構造の導波路を形成する（例えば、非特許文献１参照。）。

特開平５−３３３３９２号公報（請求項４）特許第２９６９７８７号公報（第７カラム第３０行〜第８カラム第３４行）特許第３０５９０８０号公報（［００３３］〜［００４７］［００６０］［００６６］）特開２００２−７２２６６号公報（［００２０］［００２３］［００６２］［００６３］［００７８］［００９０］）日本ガイシ株式会社、NEWS RELEASE、ＳＨＧ素子の構造、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.ngk.co.jp/new_rele/2001/photo/09_27_03.jpg＞

上記従来の導波路型波長変換素子では、低屈折率基板上に周期的分極反転構造基板を均一に接着するために高い技術が必要になる。また、研磨にも高い技術が必要になる。
このため、製造工程が煩雑となる問題点がある。また、周期的分極反転構造基板の他に、低屈折率基板が必要になる問題点もある。
そこで、本発明の目的は、製造工程を簡素化できると共に低屈折率基板も必要としない構造を有する導波路型波長変換素子およびその製造方法を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、周期的な分極反転領域を有した基板の表面より形成された溝の側壁によって挟まれた多角形断面の導波路を有することを特徴とする導波路型波長変換素子を提供する。
上記第１の観点による導波路型波長変換素子では、周期的分極反転構造基板に２以上の溝を形成し、それら溝の側壁によって挟まれた多角形断面の部分を導波路としている。このため、低屈折率基板上に周期的分極反転構造基板を均一に接着する工程や研磨工程が必要なくなり、製造工程を簡素化できると共に低屈折率基板も必要としない。
上記構成において、多角形断面は、例えば三角形断面、四角形断面、五角形断面、六角形断面、七角形断面などである。

第２の観点では、本発明は、上記構成の導波路型波長変換素子において、前記基板より屈折率の小さい樹脂を前記溝に充填したことを特徴とする導波路型波長変換素子を提供する。
上記第２の観点による導波路型波長変換素子では、溝に樹脂を充填するため、物理的強度を高めることが出来る。また、周期的分極反転構造基板より屈折率の小さい樹脂とするため、光学的にも好適となる。

第３の観点では、本発明は、周期的な分極反転領域を有した基板の表面より溝を形成し、前記溝の側壁によって挟まれた多角形断面の導波路を形成することを特徴とする導波路型波長変換素子の製造方法を提供する。
上記第３の観点による導波路型波長変換素子の製造方法では、前記第１の観点の導波路型波長変換素子を好適に製造できる。

第４の観点では、本発明は、上記構成の導波路型波長変換素子の製造方法において、前記溝をレーザ加工法によって形成することを特徴とする導波路型波長変換素子の製造方法を提供する。
上記第４の観点による導波路型波長変換素子の製造方法では、レーザにより溝を形成するため、ソーを用いるよりも、周期的分極反転構造基板に与える物理的衝撃を小さくできる。

第５の観点では、本発明は、上記構成の導波路型波長変換素子の製造方法において、前記溝を１つ形成する毎に該溝に前記基板より屈折率の小さい樹脂を充填することを２回以上繰り返して前記導波路を形成することを特徴とする導波路型波長変換素子の製造方法を提供する。
上記第５の観点による導波路型波長変換素子の製造方法では、１つの溝を形成する毎に該溝に樹脂を充填するため、溝による物理的強度の低下を補償でき、後の加工を行い易くなる。

本発明の導波路型波長変換素子および製造方法によれば、製造工程を簡素化できる。また、低屈折率基板を必要としなくなる。

以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係る導波路型波長変換素子１００を示す斜視図である。
この導波路型波長変換素子１００は、周期的な分極反転領域１ａを有した周期的分極反転構造基板１の表面より形成された溝２１，２２の側壁によって挟まれた三角形断面の導波路４を有している。溝２１，２２には、樹脂３１，３２が充填されている。また、表面には、樹脂３０が塗布されている。

図２は、実施例１に係る導波路型波長変換素子１００の製造手順を示すフロー図である。３０
ステップＳ１では、例えばタンタル酸リチウム結晶からなる基板に周期的な分極反転領域１ａを形成し、図３に示す如き周期的分極反転構造基板１を製作する。製作方法は、従来公知の製作方法でもよいし、特願２００４−１２７８４号で提案されている製作方法でもよい。

ステップＳ２では、レーザ加工法により、図４に示すように、周期的分極反転構造基板１の表面から第１溝２１を形成する。
ステップＳ３では、図５に示すように、周期的分極反転構造基板１の表面に樹脂３０を塗布することにより、溝２１に樹脂３１を充填し、硬化させる。この樹脂は、周期的分極反転構造基板１より屈折率が小さい樹脂であり、例えばポリイミド樹脂である。

ステップＳ４では、レーザ加工法により、図６に示すように、周期的分極反転構造基板１の表面から第２溝２２を形成する。
ステップＳ５では、図７に示すように、周期的分極反転構造基板１の表面に樹脂３０を塗布することにより、溝２２に樹脂３２を充填し、硬化させる。

ステップＳ６では、図８に示すように、ダイシングにより、所望の部分を切り出す。
ステップＳ７では、ダイシング面を研磨し、保護のためのコーティングを行う。
以上により、図１に示す導波路型波長変換素子１００を製造できる。

実施例１の導波路型波長変換素子１００によれば、低屈折率基板上に周期的分極反転構造基板１を均一に接着する工程や研磨工程が必要なくなり、製造工程を簡素化できる。また、低屈折率基板も必要としなくなる。

図９は、実施例２に係る導波路型波長変換素子２００を示す正面図である。
この導波路型波長変換素子２００は、周期的な分極反転領域１ａを有した周期的分極反転構造基板１の表面より形成された溝２１，２２，２３，２４の側壁によって挟まれた四角形断面の導波路４を２つ有している。溝２１，２２，２３，２４には、樹脂３１，３２，３３，３４が充填されている。また、表面には、樹脂３０が塗布されている。

実施例２の導波路型波長変換素子２００によれば、導波路４を複数並べているので、マルチビームに対応可能となる。
なお、１つの周期的分極反転構造基板１に導波路４を３つ以上並べて形成してもよい。

図１０は、実施例３に係る導波路型波長変換素子３００を示す正面図である。
この導波路型波長変換素子３００は、周期的な分極反転領域１ａを有した周期的分極反転構造基板１の表面より形成された溝２１，２２，２３，２４の側壁によって挟まれた五角形断面の導波路４を有している。溝２１，２２，２３，２４には、樹脂３１，３２，３３，３４が充填されている。また、表面には、樹脂３０が塗布されている。

図１１は、図１０のＡ−Ａ’断面図である。
導波路４の光入力側の厚さＤｆよりも光出力側の厚さＤｒの方が大きくなっている。

実施例３の導波路型波長変換素子３００によれば、導波路４の厚みＤを光の進行方向に変えているので、フレキシブルな設計が可能となる。

本発明の導波路型波長変換素子は、例えばＳＨＧ（第２高調波発生）波長変換技術を用いた半導体励起固体レーザ等で光機能素子として利用できる。また、擬似位相整合（QPM; Quasi-Phase Maching）デバイスとして広範囲な波長シフトを行い、波長多重通信（WDM; Wavelength Division Multiplexing）などの光通信分野で利用できる。

実施例１の導波路型波長変換素子を示す斜視図である。実施例１の導波路型波長変換素子の製造手順を示すフロー図である。周期的分極反転構造基板の斜視図である。第１溝を形成した周期的分極反転構造基板の斜視図である。第１溝に樹脂を充填・硬化した状態を示す斜視図である。第２溝を形成した周期的分極反転構造基板の斜視図である。第２溝に樹脂を充填・硬化した状態を示す斜視図である。ダイシングした周期的分極反転構造基板の斜視図である。実施例２の導波路型波長変換素子を示す正面図である。実施例３の導波路型波長変換素子を示す正面図である。図１０のＡ−Ａ’断面図である。

符号の説明

１周期的分極反転構造基板
１ａ分極反転領域
２１〜２４溝
３０，３１〜３４樹脂
４導波路
１００，２００，３００導波路型波長変換素子

Claims

周期的な分極反転領域を有した基板の一つの表面より複数の溝を形成し、前記複数の溝の側壁のみ、又は前記複数の溝の側壁及び前記基板の一つの表面によってのみ挟まれた多角形断面の導波路を形成することを特徴とする導波路型波長変換素子の製造方法。
請求項１に記載の導波路型波長変換素子の製造方法において、前記導波路は四角形以上の多角形であることを特徴とする導波路型波長変換素子の製造方法。
請求項１に記載の導波路型波長変換素子の製造方法において、前記溝をレーザ加工法によって形成することを特徴とする導波路型波長変換素子の製造方法。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の導波路型波長変換素子の製造方法において、前記溝を１つ形成する毎に該溝に前記基板より屈折率の小さい樹脂を充填することを２回以上繰り返して前記導波路を形成することを特徴とする導波路型波長変換素子の製造方法。