JP5992346B2 - 波長変換素子の製造方法 - Google Patents
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支持基板、
強誘電性結晶のZカット基板またはオフカットZカット基板からなり、第一の主面および第二の主面を備える強誘電性結晶基板、
強誘電性結晶基板に設けられた周期分極反転構造、
強誘電性結晶基板に設けられた光導波路、および
強誘電性結晶基板の前記第二の主面と支持基板とを接着する接着層を備えている波長変換素子であって、
周期分極反転構造が、強誘電性結晶基板の第一の主面に設けられた複数の電極片部と、強誘電性結晶基板の第二の主面に設けられた絶縁膜上の一様電極との間に電圧を印加することで形成されており、強誘電性結晶基板の第一の主面の研磨加工によって強誘電性結晶基板が薄層化されていることを特徴とする。
強誘電性結晶のZカット基板またはオフカットZカット基板からなり、第一の主面および第二の主面を備える強誘電性結晶基板、
前記強誘電性結晶基板に設けられた周期分極反転構造、
前記強誘電性結晶基板に設けられた光導波路、および
前記強誘電性結晶基板の前記第二の主面と前記支持基板とを接着する接着層を備えている波長変換素子であって、
前記周期分極反転構造が、前記強誘電性結晶基板の前記第一の主面に設けられた複数の電極片部と、前記強誘電性結晶基板の前記第二の主面に設けられた絶縁膜上の一様電極との間に電圧を印加することで形成されており、強誘電性結晶基板における電極片部および一様電極の材料の拡散濃度が0.1ppm未満であることを特徴とする。
ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体からなる強誘電性結晶のZカット基板またはオフカットZカット基板からなる強誘電性結晶基板の第一の主面に、モリブデンまたはタングステンからなる導電膜と複数列の絶縁膜とを設け、前記導電膜が、前記絶縁膜を被覆する絶縁膜被覆部と、前記絶縁膜の間に設けられた複数の電極片部を備えており、かつ前記強誘電性結晶基板の第二の主面に絶縁膜および一様電極を順次設ける工程;
電極片部と一様電極との間に電圧を印加することによって周期分極反転構造を形成する工程;
強誘電性結晶基板の第二の主面を支持基板に接着する工程;
強誘電性結晶基板の第一の主面を研磨加工することによって薄層化する工程、および
強誘電性結晶基板に光導波路を形成する工程
を有することを特徴とする。
まず、図1に示すように、強誘電性結晶基板1の第一の主面1aに、パターニングされた絶縁膜2Aを形成し、第二の主面1b上に、全面にわたって絶縁膜2Bを形成する。絶縁膜2Aにはパターニングを施し、隣り合う絶縁膜2A間にそれぞれ隙間を形成する。
周期分極反転構造を形成するべき基板を構成する強誘電性結晶の種類は、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体とする。
°以下であれば、半導体レーザとの光軸調整も、傾き補正しなくても波長変換効率の劣化は無視でき、高効率な波長変換素子を実現することができる。
パターニングされた絶縁膜2Aの厚さは、特に限定されないが、500オングストローム以上、4000オングストローム以下が好ましい。絶縁膜の厚さが小さい場合は、絶縁性が低くなり、分極反転が形成されにくい。絶縁膜が厚すぎる場合は、パターニング精度が悪くなる。
この場合には、一様電極3Bと誘電体基板5上の第一の電極とを電気的に導通させ、好ましくは強誘電性結晶基板1の温度が誘電体基板5の温度よりも高い状態で誘電体基板上の第二の電極と電極片部4の間に電圧を印加することによって、周期分極反転部を形成する。
また、電圧印加時における誘電体基板の温度は、基板の割れや焦電防止という観点から、130°C以下が好ましく、80°C以下がさらに好ましい。この下限は特になく、室温であってもよい。
パルス電圧:2.0kV〜8.0kV(/mm)
パルス幅:0.1ms〜10ms
直流バイアス電圧:1.0kV〜5.0kV(/mm)
図1、図2(a)、(b)、図3、図4、図5を参照しつつ説明した方法に従い、波長変換素子14Aを作製した。
具体的には、基板1としては、MgO添加のLiNbO3(MgOLN)のZカット基板を使用した。基板1の+z面(第一の主面)1aに、絶縁膜としてSiO2膜を成膜した。また、−z面(第二の主面)1b上に絶縁膜2BとしてSiO2膜を成膜した。各絶縁膜の膜厚は約2000オングストロームとした。
チップ長さ L : 8mm
チップ幅
Cw : 0.7mm
チップ高さ
Ch : 1 mm
リッジ幅
Rw : 5.8um
リッジ深さ
Rd : 2.4um
スラブ高さ
Sh : 3.75um
分極反転周期 Λ:6.56um
更に、ダイナミックSIMS(Cameca製IMS-6f)で測定した結果、基板最表面でモリブデンが拡散濃度10ppmで拡散していた。
比較例と同様にして波長変換素子を製造した。ただし、比較例とは異なり、図2(c)(d)に示すように、基板の第二の主面(一様電極側の主面1bを支持基板9に接着し、基板の第一の主面(電極片部側の主面)1aを研磨加工した。他は比較例1と同じ手順で素子を製造し、同様の評価を行った。
Claims (4)
- ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体からなる強誘電性結晶のZカット基板またはオフカットZカット基板からなる強誘電性結晶基板の第一の主面に、モリブデンまたはタングステンからなる導電膜と複数列の絶縁膜とを設け、前記導電膜が、前記絶縁膜を被覆する絶縁膜被覆部と、前記絶縁膜の間に設けられた複数の電極片部を備えており、かつ前記強誘電性結晶基板の第二の主面に絶縁膜および一様電極を順次設ける工程;
前記電極片部と前記一様電極との間に電圧を印加することによって前記周期分極反転構造を形成する工程;
前記強誘電性結晶基板の前記第二の主面を支持基板に接着する工程;
前記強誘電性結晶基板の前記第一の主面を研磨加工することによって薄層化し、前記第一の主面から拡散した前記モリブデンまたはタングステンを除去する工程、および
前記強誘電性結晶基板に光導波路を形成する工程
を有することを特徴とする、波長変換素子の製造方法。 - 前記光導波路がリッジ型光導波路であり、このリッジ型光導波路の両側にそれぞれリッジ溝が形成されていることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 前記強誘電性結晶基板の前記第一の主面側に上側基板を接着層を介して接着することを特徴とする、請求項1または2記載の方法。
- 前記強誘電性結晶基板の前記第一の主面側におけるモリブデンまたはタングステンの拡散濃度および前記第二の主面側における前記一様電極の材料の拡散濃度が0.1ppm未満であ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方法。
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