JP5754075B2 - 波長変換素子の製造方法 - Google Patents
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れる。そして、これら分極反転領域として設定された箇所には金属電極が形成されるが、周期的に形成されたそれぞれの金属電極は電圧印加時に同電位となるように互いに接続されている。この接続を実現するための金属電極部分(等電位化電極ということもある。)と分極反転領域として設定された箇所に形成される金属電極部分とは一続きの金属膜で形成される。すなわち、等電位化電極と周期的に形成された電極との両電極は、一枚の金属電極膜をエッチング処理によってパターニングされて形成される。
図1及び図2を参照して、梯子型電極を用いて実施される電圧印加法による分極反転構造形成過程につき説明する。図1は、等しい幅を持つ矩形電極を並列させて周期的に配置し、この矩形電極どうしを接続し等電位化するため等電位化電極を該矩形電極の両側に具えた梯子型電極の形状を示す図である。また、図2は、梯子型電極の形状の一部を拡大して示し、この矩形電極の形状及び形成される分極反転領域の形状についての説明に供する図である。
る。
分極反転領域の形成の過程においても同様に、分極反転は印加電圧によって形成される電場強度が強い開口部と絶縁膜との境界線のコーナー部分から始まり徐々に広がっていく。すなわち、矩形開口部とストライプ状開口部との接合部分のコーナー部分から始まり徐々に広がっていく。
図1〜図5を参照して、この発明の実施形態の第1の波長変換素子の製造方法について説明する。図3は、幅が階段状に順次狭くなる形状の階段状電極が周期的に複数配置されており、この階段状電極どうしを接続し等電位化するための等電位化電極を階段状電極の幅の広い側に具えた複合階段形状櫛型電極を示す図である。図4は、幅が直線状に順次狭くなる三角形状電極が並列して周期的に配置されており、この三角形状電極どうしを接続し等電位化するための等電位化電極を三角形状電極の幅の広い側に具えた複合三角形状櫛型電極を示す図である。
となるように、複合三角形状櫛型電極が形成される。
上述の第1の波長変換素子の製造方法においては、強誘電体結晶基板の主面に分極反転領域が形成される予定領域を覆うように金属電極を形成して、この電極部分で覆われたに強誘電体結晶基板の部分に自発分極の方向と逆方向の電圧を印加することによって分極反転を実現させた。周期的分極反転構造は、分極反転領域が周期的に形成される必要があり、そのため分極反転領域が形成される予定領域を覆う金属電極は並列させて周期的に配置する必要がある。この複数の電極を等電位に保つために、これらの電極どうしを接続し等電位化するため等電位化電極が必要となる。
よって分極反転領域の面積を小さくすることが可能となる。第1の波長変換素子の製造方法においては、金属電極に設けられた等電位化電極の直下の領域においても分極反転は生じるが、第2の波長変換素子の製造方法においては、この等電位化電極の直下に当る領域には分極反転領域が存在しなくなるためである。
10S、16-1、16-2:等電位化電極
10D:矩形電極
12:分極反転領域
14:電極境界線
18-1:階段状電極
18-2:三角形状電極
20、34、64:電圧源
22、26、70、72:金属電極
24、30、60:強誘電体結晶基板
32、62、54-1、54-2、54-3:絶縁膜
36:第1電極棒
38:第2電極棒
40:第1容器
42、44:O-リング
46:第2容器
50、52:電解質溶液
56D: 矩形開口部
56S: ストライプ状開口部
56-1、56-2、56-3:開口部
Claims (12)
- ニオブ酸リチウム(LiNbO 3 )、タンタル酸リチウム(LiTaO 3 )、Potassium titanyl phosphate (KTP: KTiOPO 4 )、ニオブ酸カリウム(KNbO 3 )、あるいは、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、スカンジウム(Sc)、インジウム(In)等の光損傷を発生しにくくする効果を有する元素がドーピングされた、ニオブ酸リチウム(LiNbO 3 )、タンタル酸リチウム(LiTaO 3 )、Potassium titanyl phosphate (KTP: KTiOPO 4 )、ニオブ酸カリウム(KNbO 3 )結晶基板の主面に、等しい幅を持つ矩形電極を並列させて周期的に配置し、該矩形電極どうしを接続し等電位化するための等電位化電極を該矩形電極の両側に具えた梯子型電極を形成する電極形成工程と、
前記梯子型電極が形成された前記主面と対向する裏面との間に電圧を印加して、前記基板に周期的分極反転構造を形成する分極反転構造形成工程と、
分極反転領域の幅が非分極反転領域の幅と等しく形成されている箇所に光導波路を形成する光導波路形成工程と
を含み、
前記分極反転構造形成工程において、前記電圧印加を、前記矩形電極の前記両側の等電位化電極から等距離にある中央部分において、前記分極反転領域の幅が前記非分極反転領域の幅と等しくなる時点に到達する以前の段階で終了させる
ことを特徴とする波長変換素子の製造方法。 - ニオブ酸リチウム(LiNbO 3 )、タンタル酸リチウム(LiTaO 3 )、Potassium titanyl phosphate (KTP: KTiOPO 4 )、ニオブ酸カリウム(KNbO 3 )、あるいは、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、スカンジウム(Sc)、インジウム(In)等の光損傷を発生しにくくする効果を有する元素がドーピングされた、ニオブ酸リチウム(LiNbO 3 )、タンタル酸リチウム(LiTaO 3 )、Potassium titanyl phosphate (KTP: KTiOPO 4 )、ニオブ酸カリウム(KNbO 3 )結晶基板の主面に、幅が階段状に順次狭くなる形状の階段状電極を並列させて周期的に配置し、該階段状電極どうしを接続し等電位化するための等電位化電極を該階段状電極の幅の広い側に具えた複合階段形状櫛型電極を形成する電極形成工程と、
前記複合階段形状櫛型電極が形成された前記主面と対向する裏面との間に電圧を印加して、前記基板に周期的分極反転構造を形成する分極反転構造形成工程と、
分極反転領域の幅が非分極反転領域の幅と等しく形成されている箇所に光導波路を形成する光導波路形成工程と
を含み、
前記分極反転構造形成工程において、前記電圧印加を、前記階段状の幅が最も広い部分に形成される前記分極反転領域の幅が前記周期的分極反転構造の周期の半分よりも広くなる時点に到達した段階で終了させる
ことを特徴とする波長変換素子の製造方法。 - ニオブ酸リチウム(LiNbO 3 )、タンタル酸リチウム(LiTaO 3 )、Potassium titanyl phosphate (KTP: KTiOPO 4 )、ニオブ酸カリウム(KNbO 3 )、あるいは、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、スカンジウム(Sc)、インジウム(In)等の光損傷を発生しにくくする効果を有する元素がドーピングされた、ニオブ酸リチウム(LiNbO 3 )、タンタル酸リチウム(LiTaO 3 )、Potassium titanyl phosphate (KTP: KTiOPO 4 )、ニオブ酸カリウム(KNbO 3 )結晶基板の主面に、幅が直線状に順次狭くなる三角形状電極を並列させて周期的に配置し、該三角形状電極どうしを接続し等電位化するための等電位化電極を該三角形状電極の幅の広い側に具えた複合三角形状櫛型電極を形成する電極形成工程と、
前記複合三角形状櫛型電極が形成された前記主面と対向する裏面との間に電圧を印加して、前記基板に周期的分極反転構造を形成する分極反転構造形成工程と、
分極反転領域の幅が非分極反転領域の幅と等しく形成されている箇所に光導波路を形成する光導波路形成工程と
を含み、
前記分極反転構造形成工程において、前記電圧印加を、前記三角形状の幅が最も広い部分に形成される前記分極反転領域の幅が前記周期的分極反転構造の周期の半分よりも広くなる時点に到達した段階で終了させる
ことを特徴とする波長変換素子の製造方法。 - ニオブ酸リチウム(LiNbO 3 )、タンタル酸リチウム(LiTaO 3 )、Potassium titanyl phosphate (KTP: KTiOPO 4 )、ニオブ酸カリウム(KNbO 3 )、あるいは、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、スカンジウム(Sc)、インジウム(In)等の光損傷を発生しにくくする効果を有する元素がドーピングされた、ニオブ酸リチウム(LiNbO 3 )、タンタル酸リチウム(LiTaO 3 )、Potassium titanyl phosphate (KTP: KTiOPO 4 )、ニオブ酸カリウム(KNbO 3 )結晶基板の主面に、矩形開口部を周期的に備え該開口部の両側に当該開口部と直交するストライプ状開口部が、前記矩形開口部に接続されて設けられた絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜が形成された前記基板に電圧印加するための準備をする電圧印加準備工程と、
前記絶縁膜が形成された前記主面と対向する裏面との間に電圧を印加して、前記基板に周期的分極反転構造を形成する分極反転構造形成工程と、
分極反転領域の幅が非分極反転領域の幅と等しく形成されている箇所に光導波路を形成する光導波路形成工程と
を含み、
前記分極反転構造形成工程において、前記電圧印加を、前記両側のストライプ状開口部から等距離にある前記矩形開口部の中央部分において、前記分極反転領域の幅が前記非分極反転領域の幅と等しくなる時点に到達する以前の段階で終了させる
ことを特徴とする波長変換素子の製造方法。 - ニオブ酸リチウム(LiNbO 3 )、タンタル酸リチウム(LiTaO 3 )、Potassium titanyl phosphate (KTP: KTiOPO 4 )、ニオブ酸カリウム(KNbO 3 )、あるいは、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、スカンジウム(Sc)、インジウム(In)等の光損傷を発生しにくくする効果を有する元素がドーピングされた、ニオブ酸リチウム(LiNbO 3 )、タンタル酸リチウム(LiTaO 3 )、Potassium titanyl phosphate (KTP: KTiOPO 4 )、ニオブ酸カリウム(KNbO 3 )結晶基板の主面に、幅が階段状に順次狭くなる形状の開口部を並列させて周期的に備えた絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜が形成された前記基板に電圧印加するための準備をする電圧印加準備工程と、
前記絶縁膜が形成された前記主面と対向する裏面との間に電圧を印加して、前記基板に周期的分極反転構造を形成する分極反転構造形成工程と、
分極反転領域の幅が非分極反転領域の幅と等しく形成されている箇所に光導波路を形成する光導波路形成工程と
を含み、
前記分極反転構造形成工程において、前記電圧印加を、前記階段状の幅が最も広い開口部分に形成される前記分極反転領域の幅が前記周期的分極反転構造の周期の半分よりも広くなる時点に到達した段階で終了させる
ことを特徴とする波長変換素子の製造方法。 - ニオブ酸リチウム(LiNbO 3 )、タンタル酸リチウム(LiTaO 3 )、Potassium titanyl phosphate (KTP: KTiOPO 4 )、ニオブ酸カリウム(KNbO 3 )、あるいは、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、スカンジウム(Sc)、インジウム(In)等の光損傷を発生しにくくする効果を有する元素がドーピングされた、ニオブ酸リチウム(LiNbO 3 )、タンタル酸リチウム(LiTaO 3 )、Potassium titanyl phosphate (KTP: KTiOPO 4 )、ニオブ酸カリウム(KNbO 3 )結晶基板の主面に、幅が直線状に順次狭くなる三角形状の開口部を並列させて周期的に備えた絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜が形成された前記基板に電圧印加するための準備をする電圧印加準備工程と、
前記絶縁膜が形成された前記主面と対向する裏面との間に電圧を印加して、前記基板に周期的分極反転構造を形成する分極反転構造形成工程と、
分極反転領域の幅が非分極反転領域の幅と等しく形成されている箇所に光導波路を形成する光導波路形成工程と
を含み、
前記分極反転構造形成工程において、前記電圧印加を、前記三角形状の幅が最も広い開口部分に形成される前記分極反転領域の幅が前記周期的分極反転構造の周期の半分よりも広くなる時点に到達した段階で終了させる
ことを特徴とする波長変換素子の製造方法。 - 前記電圧印加準備工程は、前記絶縁膜が形成された強誘電体結晶基板を液体電極である電解質溶液中にセットする工程であることを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。
- 前記電圧印加準備工程は、前記絶縁膜が形成された強誘電体結晶基板の前記絶縁膜が形成された面及び該面に対向する裏面に電極を形成する工程であることを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。
- 前記絶縁膜は、フォトレジスト材料で形成されることを特徴とする請求項4〜8のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。
- 前記絶縁膜は、酸化シリコン膜として形成されることを特徴とする請求項4〜8のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。
- 前記絶縁膜は、窒化シリコン膜として形成されることを特徴とする請求項4〜8のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。
- 前記電圧印加するための印加電圧パルスの幅及びピーク値を少しずつ変えて分極反転構造を形成した試料を複数形成し、周期的分極反転構造の分極反転領域の幅と非分極反転領域の幅とが等しくなる箇所が少なくとも一箇所存在する条件を満たす印加電圧パルスの幅及びピーク値を予め求めておくことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。
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