JP6031852B2 - Periodic polarization inversion electrode and method of forming periodic polarization inversion structure - Google Patents

Periodic polarization inversion electrode and method of forming periodic polarization inversion structure Download PDF

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Description

本発明は、強誘電体結晶基板を用いて周期分極反転素子を形成するための周期分極反転用電極、周期分極反転構造の形成方法及び周期分極反転素子に関する。   The present invention relates to a periodic polarization reversal electrode for forming a periodic polarization reversal element using a ferroelectric crystal substrate, a method of forming a periodic polarization reversal structure, and a periodic polarization reversal element.

所望の波長のレーザ光を得るためなどに使用される波長変換素子として、強誘電体結晶基板を用いた周期分極反転素子が採用されている。周期分極反転素子では、分極方向が周期的に反転する周期分極反転構造が強誘電体結晶基板に形成されている。例えば、周期分極反転素子は、入射するレーザ光と擬似位相整合することによって、２次高調波である波長のレーザ光を出力することができる。このため、周期分極反転素子は、擬似位相整合（ＱＰＭ）型の波長変換素子として使用される。   A periodic polarization reversal element using a ferroelectric crystal substrate is employed as a wavelength conversion element used for obtaining a laser beam having a desired wavelength. In a periodically poled element, a periodically poled structure in which the polarization direction is periodically reversed is formed on a ferroelectric crystal substrate. For example, the periodically poled element can output laser light having a wavelength that is a second harmonic by quasi-phase matching with the incident laser light. For this reason, the periodic polarization inversion element is used as a quasi phase matching (QPM) type wavelength conversion element.

周期分極反転構造の形成には、強誘電体結晶基板の分極方向と垂直な＋Ｚ面と−Ｚ面のそれぞれに配置した電極間に電圧を印加することによって自発分極方向を反転させる方法などが用いられる（例えば特許文献１参照。）。形成される周期分極反転構造の形状や領域は、±Ｚ面に配置される電極の形状によって決定される。一般的には、±Ｚ面に配置される電極は金属を成膜して形成される。   For the formation of the periodically poled structure, a method of inverting the spontaneous polarization direction by applying a voltage between the electrodes arranged on the + Z plane and the −Z plane perpendicular to the polarization direction of the ferroelectric crystal substrate is used. (See, for example, Patent Document 1). The shape and region of the periodically poled structure to be formed are determined by the shape of the electrodes arranged on the ± Z plane. Generally, the electrodes arranged on the ± Z plane are formed by forming a metal film.

＋Ｚ面に配置する金属電極は一続きの金属膜から形成され、例えば、一定の周期で配置される複数のストライプ電極部と、そのストライプ電極部を均一な電位に保つためにストライプ電極部と接続する等電位電極部からなる。具体的には、櫛型形状の電極や梯子型形状の電極が用いられてきた。＋Ｚ面に形成される電極と強誘電体結晶基板を挟んで対向する−Ｚ面上の電極は、金属膜のベタ電極（平面電極）として形成される。   The metal electrode arranged on the + Z plane is formed from a continuous metal film. For example, a plurality of stripe electrode parts arranged at a constant cycle and connected to the stripe electrode part in order to keep the stripe electrode parts at a uniform potential It consists of equipotential electrode parts. Specifically, comb-shaped electrodes and ladder-shaped electrodes have been used. The electrode on the −Z plane facing the electrode formed on the + Z plane across the ferroelectric crystal substrate is formed as a solid electrode (planar electrode) of the metal film.

例えば、強誘電体結晶基板の＋Ｚ面に配置した梯子型形状の電極（表面電極）と、強誘電体結晶基板の−Ｚ面に一様に配置したベタ電極（裏面電極）との間に所定の電圧を印加する。このとき強誘電体結晶基板に生じる電界によって＋Ｚ面のストライプ電極部（横木部分）の直下に分極反転が生じ、強誘電体結晶基板内部に周期分極反転構造が形成される。   For example, there is a predetermined gap between a ladder-shaped electrode (front surface electrode) disposed on the + Z plane of the ferroelectric crystal substrate and a solid electrode (back surface electrode) disposed uniformly on the −Z plane of the ferroelectric crystal substrate. Apply a voltage of. At this time, polarization inversion occurs immediately below the stripe electrode portion (the cross section) on the + Z plane due to an electric field generated in the ferroelectric crystal substrate, and a periodic polarization inversion structure is formed inside the ferroelectric crystal substrate.

特開２００５−２０８１９７号公報JP-A-2005-208197

等電位電極部を配置することにより、ストライプ電極部全体が均一な電位に保たれる。しかし、ストライプ電極部の等電位電極部と接続する端部の直下にベタ電極が配置されていない場合には、ストライプ電極部とベタ電極間に発生させた電界によって形成される周期分極反転構造の端部の形状が均一に揃わない。また、ストライプ電極部の端部の直下にベタ電極が配置されている場合には、本来は分極反転させる必要がない等電位電極部の直下にも分極反転構造が形成されてしまう。このように、周期分極反転構造の端部を均一に制御することが難しいという問題があった。   By disposing the equipotential electrode portion, the entire stripe electrode portion is kept at a uniform potential. However, when the solid electrode is not disposed immediately below the end of the stripe electrode portion connected to the equipotential electrode portion, the periodic polarization inversion structure formed by the electric field generated between the stripe electrode portion and the solid electrode is used. The shape of the end is not uniform. In addition, when a solid electrode is disposed immediately below the end of the stripe electrode portion, a polarization reversal structure is also formed immediately below the equipotential electrode portion, which originally does not need to be reversed. As described above, there is a problem that it is difficult to uniformly control the end portion of the periodically poled structure.

上記問題点に鑑み、本発明は、周期分極反転構造の端部の形状を均一に制御することが可能な周期分極反転用電極、周期分極反転構造の形成方法及び周期分極反転素子を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides a periodic polarization reversal electrode, a method of forming a periodic polarization reversal structure, and a periodic polarization reversal element that can uniformly control the shape of the end of the periodic polarization reversal structure. With the goal.

本発明の一態様によれば、（イ）強誘電体結晶基板の＋Ｚ面に接して配置され、互いに離間して平行に延伸するストライプ状の複数のストライプ電極部と、（ロ）複数のストライプ電極部を覆って＋Ｚ面上に配置された絶縁膜と、（ハ）複数のストライプ電極部のそれぞれの少なくとも一部と絶縁膜を介して対向する部分を有し、且つ強誘電体結晶基板及び複数のストライプ電極部と接触せずに絶縁膜上に配置された等電位電極部と、＋Ｚ面と対向する強誘電体結晶基板の−Ｚ面の、複数のストライプ電極部が形成された＋Ｚ面の領域と対向する領域に配置された平面電極とを備え、等電位電極部と平面電極間に電圧を印加することにより絶縁膜を介してストライプ電極部に電圧を印加し、複数のストライプ電極部直下の強誘電体結晶基板の領域に電界を発生させる周期分極反転用電極提供される。 According to one aspect of the present invention, (b) a plurality of stripe electrode portions arranged in contact with the + Z plane of the ferroelectric crystal substrate and extending in parallel with being spaced apart from each other, and (b) a plurality of stripes An insulating film disposed on the + Z plane so as to cover the electrode portion; and (c) a portion facing each of the plurality of stripe electrode portions through the insulating film, and a ferroelectric crystal substrate; A + Z plane on which a plurality of stripe electrode portions are formed, that is, an equipotential electrode portion arranged on an insulating film without being in contact with the plurality of stripe electrode portions, and a −Z plane of a ferroelectric crystal substrate facing the + Z plane. A plurality of stripe electrode portions each including a planar electrode disposed in a region opposite to the region, and applying a voltage between the equipotential electrode portion and the planar electrode to apply a voltage to the stripe electrode portion through the insulating film. Of the ferroelectric crystal substrate directly below It provided periodically poled electrodes to generate an electric field in the range.

本発明の他の態様によれば、（イ）強誘電体結晶基板の＋Ｚ面上に、強誘電体結晶基板に接し、且つ互いに離間して平行に延伸するストライプ状の複数のストライプ電極部を形成するステップと、（ロ）複数のストライプ電極部を覆って＋Ｚ面上に絶縁膜を形成するステップと、（ハ）複数のストライプ電極部のそれぞれの少なくとも一部と絶縁膜を介して対向する部分を有する等電位電極部を、強誘電体結晶基板及び複数のストライプ電極部と接触しないように絶縁膜上に形成するステップと、（ニ）＋Ｚ面と対向する強誘電体結晶基板の−Ｚ面上に、複数のストライプ電極部が形成された＋Ｚ面の領域と対向する領域の全域を覆うように平面電極を形成するステップと、（ホ）等電位電極部と平面電極間に電圧を印加することにより絶縁膜を介してストライプ電極部に電圧を印加し、複数のストライプ電極部と平面電極間に電界を発生させ、複数のストライプ電極部直下の強誘電体結晶基板に分極反転構造を生じさせるステップとを含む周期分極反転構造の形成方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, (a) a plurality of striped stripe electrode portions that are in contact with the ferroelectric crystal substrate and extend parallel to each other on the + Z plane of the ferroelectric crystal substrate; (B) forming an insulating film on the + Z plane so as to cover the plurality of stripe electrode portions; and (c) facing at least a part of each of the plurality of stripe electrode portions through the insulating film. Forming an equipotential electrode portion having a portion on the insulating film so as not to contact the ferroelectric crystal substrate and the plurality of stripe electrode portions; and (d) -Z of the ferroelectric crystal substrate facing the + Z plane. Forming a planar electrode on the surface so as to cover the entire area opposite to the + Z plane area where a plurality of stripe electrode sections are formed; and (e) applying a voltage between the equipotential electrode section and the planar electrode. insulation by A voltage is applied to the stripe electrode portion via, and a step of electric field is generated between the plurality of the stripe electrode portion and the planar electrode, it causes a polarization inversion structure in a ferroelectric crystal substrate directly below the plurality of the stripe electrode portions A method for forming a periodically poled structure is provided.

本発明によれば、周期分極反転構造の端部の形状を均一に制御することが可能な周期分極反転用電極、周期分極反転構造の形成方法及び周期分極反転素子を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a periodic polarization reversal electrode, a method of forming a periodic polarization reversal structure, and a periodic polarization reversal element that can uniformly control the shape of the end of the periodic polarization reversal structure.

本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極の構成を示す模式図であり、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ方向に沿った断面図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the electrode for periodic polarization inversion concerning embodiment of this invention, Fig.1 (a) is a top view, FIG.1 (b) follows the II direction of Fig.1 (a). FIG. 本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極の形成方法を説明するための模式的な工程図であり（その１）、図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＩＩ−ＩＩ方向に沿った断面図である。FIGS. 2A and 2B are schematic process diagrams for explaining a method for forming a periodic polarization reversal electrode according to an embodiment of the present invention (No. 1), FIG. 2A is a plan view, and FIG. It is sectional drawing along the II-II direction of 2 (a). 本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極の形成方法を説明するための模式的な工程図であり（その２）、図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ方向に沿った断面図である。FIGS. 3A and 3B are schematic process diagrams for explaining a method of forming a periodic polarization reversal electrode according to an embodiment of the present invention (part 2), FIG. 3A is a plan view, and FIG. It is sectional drawing along the III-III direction of 3 (a). 本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極の形成方法を説明するための模式的な工程図であり（その３）、図４（ａ）は平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶ−ＩＶ方向に沿った断面図である。FIGS. 4A and 4B are schematic process diagrams for explaining a method of forming a periodic polarization reversal electrode according to an embodiment of the present invention (No. 3), FIG. 4A is a plan view, and FIG. It is sectional drawing along the IV-IV direction of 4 (a). 本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極を用いた周期分極反転構造の形成方法を説明するための模式図である（その４）。It is a schematic diagram for demonstrating the formation method of the periodic polarization inversion structure using the electrode for periodic polarization inversion concerning embodiment of this invention (the 4). 本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極を用いて形成した周期分極反転構造の状態を示す、＋Ｚ面方向から見た写真である。It is the photograph seen from the + Z plane direction which shows the state of the periodic polarization inversion structure formed using the electrode for periodic polarization inversion concerning embodiment of this invention. 比較例の周期分極反転用電極の構成を示す模式図であり、図７（ａ）は平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ方向に沿った断面図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the electrode for periodic polarization inversion of a comparative example, Fig.7 (a) is a top view, FIG.7 (b) is sectional drawing along the VII-VII direction of Fig.7 (a). is there. 図７（ａ）〜図７（ｂ）に示した比較例の周期分極反転用電極を用いて形成した周期分極反転構造の状態を示す、＋Ｚ面方向から見た写真である。It is the photograph seen from the + Z plane direction which shows the state of the periodic polarization inversion structure formed using the electrode for periodic polarization inversion of the comparative example shown to Fig.7 (a)-FIG.7 (b). 他の比較例の周期分極反転用電極の構成を示す模式図であり、図９（ａ）は平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＩＸ−ＩＸ方向に沿った断面図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the electrode for periodic polarization inversion of another comparative example, Fig.9 (a) is a top view, FIG.9 (b) is a cross section along the IX-IX direction of Fig.9 (a). FIG. 図９（ａ）〜図９（ｂ）に示した比較例の周期分極反転用電極を用いて形成した周期分極反転構造の状態を示す、＋Ｚ面方向から見た写真である。It is the photograph seen from the + Z plane direction which shows the state of the periodic polarization inversion structure formed using the electrode for periodic polarization inversion of the comparative example shown to Fig.9 (a)-FIG.9 (b). 本発明の実施形態の変形例に係る周期分極反転用電極の構成を示す模式的な平面図である。It is a typical top view which shows the structure of the electrode for periodic polarization inversion which concerns on the modification of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の他の変形例に係る周期分極反転用電極の構成を示す模式的な平面図である。It is a typical top view which shows the structure of the electrode for periodic polarization inversion which concerns on the other modification of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の更に他の変形例に係る周期分極反転用電極の構成を示す模式的な平面図である。It is a typical top view which shows the structure of the electrode for periodic polarization inversion which concerns on the further another modification of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の更に他の変形例に係る周期分極反転用電極の構成を示す模式的な平面図である。It is a typical top view which shows the structure of the electrode for periodic polarization inversion which concerns on the further another modification of embodiment of this invention.

図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。   Further, the embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiments of the present invention include the material, shape, structure, arrangement, etc. of components. Is not specified as follows. The embodiment of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.

本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極１０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、強誘電体結晶基板２０の分極方向と垂直な＋Ｚ面２１に接して配置され、互いに離間して平行に延伸するストライプ状の複数のストライプ電極部１１と、複数のストライプ電極部１１の全体を覆って＋Ｚ面２１上に配置された絶縁膜３０と、複数のストライプ電極部１１のそれぞれの少なくとも一部と絶縁膜３０を介して対向する部分を有して、絶縁膜３０上に配置された等電位電極部１２とを備える。   The periodic polarization reversal electrode 10 according to the embodiment of the present invention is disposed in contact with the + Z plane 21 perpendicular to the polarization direction of the ferroelectric crystal substrate 20, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). A plurality of stripe-shaped stripe electrode portions 11 extending in parallel and spaced apart from each other, an insulating film 30 disposed on the + Z plane 21 covering the entirety of the plurality of stripe electrode portions 11, and a plurality of stripe electrode portions 11 is provided with an equipotential electrode portion 12 disposed on the insulating film 30 so as to have a portion facing at least a part of each of the electrodes 11 with the insulating film 30 interposed therebetween.

図１（ｂ）に示したように、等電位電極部１２は、強誘電体結晶基板２０及び複数のストライプ電極部１１と接触せずに絶縁膜３０上に配置される。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示した例では、等電位電極部１２は、複数のストライプ電極部１１の全体と対向して配置されている。なお、図１（ａ）では、等電位電極部１２及び絶縁膜３０の下方に配置されたストライプ電極部１１を破線で示している（以下において同様。）。   As shown in FIG. 1B, the equipotential electrode portion 12 is disposed on the insulating film 30 without being in contact with the ferroelectric crystal substrate 20 and the plurality of stripe electrode portions 11. In the example shown in FIGS. 1A and 1B, the equipotential electrode portion 12 is disposed to face the entire plurality of stripe electrode portions 11. In FIG. 1A, the stripe electrode portion 11 disposed below the equipotential electrode portion 12 and the insulating film 30 is indicated by a broken line (the same applies hereinafter).

図１（ａ）に示すように、＋Ｚ面２１と対向する強誘電体結晶基板２０の−Ｚ面２２上に、平面電極４０が配置されている。つまり、強誘電体結晶基板２０は、周期分極反転用電極１０と平面電極４０とで挟まれている。平面電極４０は、ストライプ電極部１１が配置された＋Ｚ面２１の領域と対向する領域の全域を少なくとも覆うように配置される。したがって、ストライプ電極部１１の端部の下方には、平面電極４０が配置されている。   As shown in FIG. 1A, the planar electrode 40 is disposed on the −Z surface 22 of the ferroelectric crystal substrate 20 facing the + Z surface 21. That is, the ferroelectric crystal substrate 20 is sandwiched between the periodic polarization inversion electrode 10 and the planar electrode 40. The planar electrode 40 is disposed so as to cover at least the entire region facing the region of the + Z plane 21 where the stripe electrode portion 11 is disposed. Therefore, the planar electrode 40 is disposed below the end portion of the stripe electrode portion 11.

等電位電極部１２と平面電極４０間に電圧を印加すると、絶縁膜３０を介してストライプ電極部１１に電圧が印加される。等電位電極部１２によって、ストライプ電極部１１の全体は均一な電位に保たれる。等電位電極部１２に電圧を印加することによりストライプ電極部１１直下の強誘電体結晶基板２０の領域に電界が発生する。   When a voltage is applied between the equipotential electrode portion 12 and the planar electrode 40, a voltage is applied to the stripe electrode portion 11 through the insulating film 30. The equipotential electrode portion 12 keeps the entire stripe electrode portion 11 at a uniform potential. By applying a voltage to the equipotential electrode portion 12, an electric field is generated in the region of the ferroelectric crystal substrate 20 immediately below the stripe electrode portion 11.

等電位電極部１２と平面電極４０間に印加される電圧の大きさは、等電位電極部１２と平面電極４０間に所定の電圧を印加することによってストライプ電極部１１直下の強誘電体結晶基板２０の領域に分極反転構造が生じるように設定される。強誘電体結晶基板２０に分極反転構造が生じる電圧値は、予め実験を行なうことなどによって得ることができる。その結果、例えば強誘電体結晶基板２０に生じる電界が強誘電体結晶の分極反転に必要な抗電界よりも大きくなるように、印加される電圧値が決定される。   The magnitude of the voltage applied between the equipotential electrode portion 12 and the planar electrode 40 is determined by applying a predetermined voltage between the equipotential electrode portion 12 and the planar electrode 40 so that the ferroelectric crystal substrate immediately below the stripe electrode portion 11 is applied. It is set so that a domain-inverted structure is generated in 20 regions. The voltage value at which the domain-inverted structure is generated in the ferroelectric crystal substrate 20 can be obtained by conducting an experiment in advance. As a result, for example, the voltage value to be applied is determined so that the electric field generated in the ferroelectric crystal substrate 20 is larger than the coercive electric field necessary for the polarization inversion of the ferroelectric crystal.

ストライプ電極部１１と平面電極４０間に所定の電圧が印加されると、ストライプ電極部１１の側面の直下で強誘電体結晶基板２０に電界が集中する。このため、ストライプ電極部１１の下方と、ストライプ電極部１１同士間の領域の下方とで、電界の差が大きくなる。その結果、強誘電体結晶基板２０の分極反転する領域、即ちストライプ電極部１１直下の領域と、分極反転しない領域、即ちストライプ電極部１１同士間の下方の領域との境界が明確になる。上記のように、周期分極反転用電極１０を用いることによって、強誘電体結晶基板２０に分極方向が周期的に反転する周期分極反転構造が形成された周期分極反転素子が得られる。   When a predetermined voltage is applied between the stripe electrode portion 11 and the planar electrode 40, the electric field is concentrated on the ferroelectric crystal substrate 20 immediately below the side surface of the stripe electrode portion 11. For this reason, the difference in electric field becomes large between the stripe electrode part 11 and the area between the stripe electrode parts 11. As a result, the boundary between the region of the ferroelectric crystal substrate 20 where the polarization is inverted, that is, the region immediately below the stripe electrode portion 11 and the region where the polarization is not inverted, that is, the region below the stripe electrode portions 11 is clarified. As described above, by using the periodic polarization reversal electrode 10, a periodic polarization reversal element in which a periodic polarization reversal structure in which the polarization direction is periodically reversed is formed on the ferroelectric crystal substrate 20 is obtained.

ストライプ電極部１１は、一定の周期ｔで配列されている。ストライプ電極部１１の幅ｗ、及びストライプ電極部１１間の間隔ｄは、強誘電体結晶基板２０を用いて製造される素子に求められる特性に応じて設定される。   The stripe electrode portions 11 are arranged at a constant period t. The width w of the stripe electrode portion 11 and the distance d between the stripe electrode portions 11 are set according to characteristics required for an element manufactured using the ferroelectric crystal substrate 20.

例えば、周期分極反転素子をＱＰＭ型の波長変換素子として使用する場合は、強誘電体結晶基板２０の屈折率や波長変換素子に入射されるレーザ光の波長及び出力されるレーザ光の波長などに応じて周期ｔを決定し、分極反転させる部分（以下において「分極反転部分」という。）と分極反転させない部分（以下において「非分極反転部」という。）の幅が等しくなるようにストライプ電極部の幅ｗ、及び隣接するストライプ電極部１１間の間隔ｄを設定すればよい。   For example, when a periodically poled element is used as a QPM type wavelength conversion element, the refractive index of the ferroelectric crystal substrate 20, the wavelength of the laser light incident on the wavelength conversion element, the wavelength of the output laser light, etc. Accordingly, the period t is determined, and the stripe electrode portion is formed so that the widths of the portion where polarization is reversed (hereinafter referred to as “polarization inversion portion”) and the portion where polarization is not reversed (hereinafter referred to as “non-polarization inversion portion”) are equal. And the distance d between the adjacent stripe electrode portions 11 may be set.

強誘電体結晶基板２０は、例えばタンタル酸リチウム（ＬＴ）単結晶やニオブ酸リチウム（ＬＮ）単結晶などからなる。強誘電体結晶基板２０の厚みは、例えば０．４〜１ｍｍ程度である。   The ferroelectric crystal substrate 20 is made of, for example, a lithium tantalate (LT) single crystal or a lithium niobate (LN) single crystal. The thickness of the ferroelectric crystal substrate 20 is, for example, about 0.4 to 1 mm.

強誘電体結晶基板２０に使用するタンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶は、コングルエント組成（一致溶融組成）又はストイキオメトリ組成（化学量論的組成）のものが用いられる。例えば、タンタル酸リチウムの場合、ストイキオメトリ組成にすることによって、抗電界が１０分の１程度になる。   The lithium tantalate single crystal or the lithium niobate single crystal used for the ferroelectric crystal substrate 20 has a congruent composition (coincidence melting composition) or stoichiometric composition (stoichiometric composition). For example, in the case of lithium tantalate, the coercive electric field is reduced to about 1/10 by using the stoichiometric composition.

また、タンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶からなる強誘電体結晶基板２０に、マグネシウム（Ｍｇ）や亜鉛（Ｚｎ）、スカンジウム（Ｓｃ）、インジウム（Ｉｎ）などが添加されていてもよい。これにより、耐光損傷性を高めることができる。また、ニオブ酸リチウムの場合、Ｍｇを５モル％程度添加することにより、抗電界が４分の１程度に減少する。   Further, magnesium (Mg), zinc (Zn), scandium (Sc), indium (In), or the like may be added to the ferroelectric crystal substrate 20 made of lithium tantalate single crystal or lithium niobate single crystal. . Thereby, light damage resistance can be improved. In the case of lithium niobate, the coercive electric field is reduced to about a quarter by adding about 5 mol% of Mg.

絶縁膜３０には、例えば酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）膜、フォトレジスト膜などが使用される。 For example, a silicon oxide (SiOx) film, a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film, a photoresist film, or the like is used for the insulating film 30.

周期分極反転用電極１０には、例えばタンタル（Ｔａ）膜やアルミニウム（Ａｌ）膜などが採用可能である。他にも、金（Ａｕ）膜、銀（Ａｇ）膜、クロム（Ｃｒ）膜、銅（Ｃｕ）膜、ニッケル（Ｎｉ）膜、ニッケルクロム合金（Ｎｉ-Ｃｒ）膜、パラジウム（Ｐｄ）膜、モリブデン（Ｍｏ）膜、タングステン（Ｗ）膜なども使用可能である。周期分極反転用電極１０は、例えば、強誘電体結晶基板２０の＋Ｚ面２１上に形成されたＴａ膜をフォトリソグラフィ技術などを用いてパターニングすることにより形成される。   For example, a tantalum (Ta) film or an aluminum (Al) film can be used for the periodic polarization reversal electrode 10. Besides, gold (Au) film, silver (Ag) film, chromium (Cr) film, copper (Cu) film, nickel (Ni) film, nickel chromium alloy (Ni-Cr) film, palladium (Pd) film, A molybdenum (Mo) film, a tungsten (W) film, or the like can also be used. The periodic polarization reversal electrode 10 is formed, for example, by patterning a Ta film formed on the + Z plane 21 of the ferroelectric crystal substrate 20 using a photolithography technique or the like.

平面電極４０には、例えばＴａ膜やＡｌ膜などが採用可能である。平面電極４０は、強誘電体結晶基板２０の−Ｚ面２２上にベタ電極として形成される。   For the planar electrode 40, for example, a Ta film or an Al film can be employed. The planar electrode 40 is formed as a solid electrode on the −Z surface 22 of the ferroelectric crystal substrate 20.

以下に、図２（ａ）、図２（ｂ）〜図５を参照して周期分極反転用電極１０を用いた周期分極反転構造の形成について説明する。   Hereinafter, the formation of a periodically poled structure using the periodically poled electrode 10 will be described with reference to FIGS. 2A and 2B to 5.

先ず、強誘電体結晶基板２０の＋Ｚ面２１上に、互いに離間して平行に延伸するストライプ状の複数のストライプ電極部１１を形成する。例えば、＋Ｚ面２１の全面に、膜厚が１００ｎｍ程度の金属膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術などを用いて金属膜をパターニングして、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ストライプ電極部１１を形成する。   First, on the + Z surface 21 of the ferroelectric crystal substrate 20, a plurality of stripe-shaped stripe electrode portions 11 that are spaced apart from each other and extend in parallel are formed. For example, a metal film having a film thickness of about 100 nm is formed on the entire + Z surface 21. Then, the metal film is patterned by using a photolithography technique and an etching technique to form the stripe electrode portion 11 as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).

次いで、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、複数のストライプ電極部１１の全体を覆って＋Ｚ面２１上に絶縁膜３０を形成する。例えば、膜厚が数百ｎｍ程度のフォトレジスト膜を絶縁膜３０として採用可能である。   Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, an insulating film 30 is formed on the + Z surface 21 so as to cover the entire plurality of stripe electrode portions 11. For example, a photoresist film having a thickness of about several hundred nm can be used as the insulating film 30.

その後、等電位電極部１２を、強誘電体結晶基板２０及びストライプ電極部１１と接触しないように、絶縁膜３０上に形成する。例えば、絶縁膜３０上に形成した膜厚が１００ｎｍ程度の金属膜をパターニングして、等電位電極部１２を形成する。このとき、すべてのストライプ電極部１１のそれぞれの少なくとも一部と絶縁膜３０を介して対向する部分を有するように、等電位電極部１２は配置される。例えば、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、すべてのストライプ電極部１１の全体と対向するように等電位電極部１２を形成してもよい。   Thereafter, the equipotential electrode portion 12 is formed on the insulating film 30 so as not to contact the ferroelectric crystal substrate 20 and the stripe electrode portion 11. For example, the equipotential electrode portion 12 is formed by patterning a metal film having a thickness of about 100 nm formed on the insulating film 30. At this time, the equipotential electrode portion 12 is arranged so as to have at least a part of each of the stripe electrode portions 11 through the insulating film 30. For example, as shown in FIG. 4A and FIG. 4B, the equipotential electrode portion 12 may be formed so as to face all the stripe electrode portions 11 as a whole.

強誘電体結晶基板２０の−Ｚ面２２上にベタ電極として平面電極４０を形成することにより、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示した構成が得られる。−Ｚ面２２のうち、ストライプ電極部１１が形成された＋Ｚ面２１の領域と対向する領域の全体を少なくとも覆うように、−Ｚ面２２上に平面電極４０が配置される。   By forming the planar electrode 40 as a solid electrode on the −Z plane 22 of the ferroelectric crystal substrate 20, the configuration shown in FIGS. 1A and 1B is obtained. The planar electrode 40 is disposed on the −Z surface 22 so as to cover at least the entire region of the −Z surface 22 that faces the region of the + Z surface 21 where the stripe electrode portion 11 is formed.

その後、図５に示すように、強誘電体結晶基板２０の＋Ｚ面２１上に配置された等電位電極部１２と−Ｚ面２２上に配置された平面電極４０との間に、電圧Ｖを印加する。既に述べたように、電圧Ｖの大きさは、ストライプ電極部１１直下の強誘電体結晶基板２０を分極反転させるのに必要な電界に応じて設定される。   After that, as shown in FIG. 5, a voltage V is applied between the equipotential electrode portion 12 disposed on the + Z plane 21 of the ferroelectric crystal substrate 20 and the planar electrode 40 disposed on the −Z plane 22. Apply. As already described, the magnitude of the voltage V is set according to the electric field necessary to reverse the polarization of the ferroelectric crystal substrate 20 immediately below the stripe electrode portion 11.

周期分極反転用電極１０と平面電極４０間に所定の電圧Ｖを印加すると、周期分極反転用電極１０と平面電極４０間において、ストライプ電極部１１直下の全域で＋Ｚ面２１に対して垂直な電界が生じる。その結果、ストライプ電極部１１直下の強誘電体結晶基板２０において、＋Ｚ面２１から−Ｚ面２２まで基板厚全体にわたり均一に分極反転する。   When a predetermined voltage V is applied between the periodic polarization reversal electrode 10 and the planar electrode 40, an electric field perpendicular to the + Z plane 21 is provided between the periodic polarization reversal electrode 10 and the planar electrode 40 in the entire region immediately below the stripe electrode portion 11. Occurs. As a result, in the ferroelectric crystal substrate 20 immediately below the stripe electrode portion 11, the polarization is uniformly inverted over the entire thickness from the + Z plane 21 to the −Z plane 22.

ストライプ電極部１１は＋Ｚ面２１上で周期的に配置されている。したがって、図１に示した周期分極反転用電極１０によれば、ストライプ電極部１１の直下に均一な形状の分極反転部分が周期的に形成される。つまり、分極反転部分と非分極反転部分とを交互に周期的に備えた周期分極反転構造が強誘電体結晶基板２０に形成される。   The stripe electrode portions 11 are periodically arranged on the + Z plane 21. Therefore, according to the periodic polarization reversal electrode 10 shown in FIG. 1, a polarization reversal portion having a uniform shape is periodically formed directly under the stripe electrode portion 11. That is, a periodic polarization inversion structure in which polarization inversion portions and non-polarization inversion portions are provided alternately and periodically is formed on the ferroelectric crystal substrate 20.

上記のようにして、均一な分極反転部分と非分極反転部分とが交互に配置された周期分極反転構造を有する周期分極反転素子が得られる。例えば、ＱＰＭ型波長変換素子、電気光学偏光器、テラヘルツ波発生装置などを実現できる。   As described above, a periodic polarization reversal element having a periodic polarization reversal structure in which uniform polarization reversal portions and non-polarization reversal portions are alternately arranged is obtained. For example, a QPM type wavelength conversion element, an electro-optic polarizer, a terahertz wave generator, etc. can be realized.

図６に、上記に説明した形成方法を用いて試作した周期分極反転構造の状態を示す。試作した周期分極反転構造は、強誘電体結晶基板２０としてＭｇＯをドープした定比組成タンタル酸リチウム結晶（ＭｇＳＬＴ）を用いて形成した。強誘電体結晶基板２０の厚みは０．４ｍｍである。絶縁膜３０として、膜厚１μｍのレジスト膜を使用した。そして、ストライプ電極部１１と平面電極４０間に３００Ｖの電圧Ｖを印加して、周期分極反転構造を形成した。ストライプ電極部１１の幅ｗは１．３μｍであり、周期ｔは５μｍとした。なお、ストライプ電極部１１の電極パターンについては、分極反転部分が形成時にパターン幅よりも横方向に広がることなどを考慮して決定しておくことが好ましい。   FIG. 6 shows a state of a periodic domain-inverted structure manufactured using the above-described forming method. The periodically poled structure fabricated as a prototype was formed by using, as the ferroelectric crystal substrate 20, a stoichiometric composition lithium tantalate crystal (MgSLT) doped with MgO. The thickness of the ferroelectric crystal substrate 20 is 0.4 mm. A resist film having a thickness of 1 μm was used as the insulating film 30. And the voltage V of 300V was applied between the stripe electrode part 11 and the plane electrode 40, and the periodic polarization inversion structure was formed. The width w of the stripe electrode portion 11 was 1.3 μm, and the period t was 5 μm. Note that the electrode pattern of the stripe electrode portion 11 is preferably determined in consideration of the fact that the domain-inverted portion extends in the lateral direction with respect to the pattern width when formed.

図６は、強誘電体結晶基板２０において分極反転した部分と分極反転していない部分のエッチングレートが異なることを利用して、＋Ｚ面２１をフッ硝酸でエッチング処理して分極反転部分と非分極反転部分を示したものである。図６に示した＋Ｚ面２１では、エッチングレートの高い分極反転部分が凹部になっている。図６に示すように、強誘電体結晶基板２０の全体に渡って均一に、ストライプ電極部１１のパターン形状が正確に反映された周期分極反転構造が形成されている。   FIG. 6 shows that the + Z plane 21 is etched with hydrofluoric acid and the non-polarized portion is etched by using the etching rate of the portion where the polarization is reversed and the portion where the polarization is not reversed in the ferroelectric crystal substrate 20. The inversion part is shown. In the + Z plane 21 shown in FIG. 6, the domain-inverted portion having a high etching rate is a recess. As shown in FIG. 6, a periodically poled structure in which the pattern shape of the stripe electrode portion 11 is accurately reflected uniformly is formed over the entire ferroelectric crystal substrate 20.

比較例として、ストライプ電極部１１と等電位電極部１２を共に強誘電体結晶基板２０の＋Ｚ面２１に直接配置して、周期分極反転構造を形成した例を以下に示す。比較例の周期分極反転用電極は、等電位電極部１２がストライプ電極部１１の周囲に配置された、梯子型電極形状である。   As a comparative example, an example is shown below in which both the stripe electrode portion 11 and the equipotential electrode portion 12 are directly arranged on the + Z plane 21 of the ferroelectric crystal substrate 20 to form a periodically poled structure. The periodic polarization reversal electrode of the comparative example has a ladder electrode shape in which the equipotential electrode portion 12 is arranged around the stripe electrode portion 11.

図７（ａ）〜図７（ｂ）に示した比較例は、ストライプ電極部１１の端部の直下に平面電極４０が配置されていない場合を示す。即ち、−Ｚ面２２の平面電極４０が配置された領域が、＋Ｚ面２１のストライプ電極部１１が配置された領域よりも狭い。図８は、図７（ａ）〜図７（ｂ）に示した周期分極反転用電極を用いて形成した周期分極反転構造の分極反転部分と非分極反転部分を、＋Ｚ面２１をフッ硝酸でエッチング処理して示したものである。図８に示すように、形成された周期分極反転構造の端部の形状は均一に揃っていない。   The comparative example shown in FIGS. 7A to 7B shows a case where the planar electrode 40 is not disposed immediately below the end of the stripe electrode portion 11. That is, the region where the planar electrode 40 on the −Z surface 22 is arranged is narrower than the region where the stripe electrode portion 11 on the + Z surface 21 is arranged. FIG. 8 shows a polarization inversion portion and a non-polarization inversion portion of the periodic polarization inversion structure formed using the periodic polarization inversion electrodes shown in FIGS. 7A to 7B, and the + Z plane 21 is made of hydrofluoric acid. This is shown by etching treatment. As shown in FIG. 8, the shape of the edge part of the formed periodically poled structure is not uniform.

図９（ａ）〜図９（ｂ）に示した比較例は、ストライプ電極部１１の端部の直下に平面電極４０が配置されている場合を示す。即ち、−Ｚ面２２の平面電極４０が配置された領域が、＋Ｚ面２１のストライプ電極部１１が配置された領域よりも広い。図１０は、図９（ａ）〜図９（ｂ）に示した周期分極反転用電極を用いて形成した周期分極反転構造の分極反転部分と非分極反転部分を、＋Ｚ面２１をフッ硝酸でエッチング処理して示したものである。図１０に示すように、周期分極反転構造の端部はまっすぐに揃っているが、分極反転させる必要がない等電位電極部１２の直下にも分極反転構造が形成されている。   The comparative example shown in FIG. 9A to FIG. 9B shows a case where the planar electrode 40 is disposed immediately below the end portion of the stripe electrode portion 11. That is, the region where the planar electrode 40 on the −Z surface 22 is disposed is wider than the region where the stripe electrode portion 11 on the + Z surface 21 is disposed. FIG. 10 shows a polarization inversion portion and a non-polarization inversion portion of the periodic polarization inversion structure formed using the periodic polarization inversion electrode shown in FIGS. 9A to 9B, and the + Z surface 21 is made of hydrofluoric acid. This is shown by etching treatment. As shown in FIG. 10, the ends of the periodically poled structure are aligned straight, but the domain-inverted structure is also formed immediately below the equipotential electrode portion 12 that does not need to be domain-inverted.

図８及び図１０に示したように、ストライプ電極部１１と等電位電極部１２を＋Ｚ面２１に接して形成した場合には、周期分極反転構造の端部の形状を均一にすることは困難である。   As shown in FIGS. 8 and 10, when the stripe electrode portion 11 and the equipotential electrode portion 12 are formed in contact with the + Z plane 21, it is difficult to make the shape of the end portion of the periodically poled structure uniform. It is.

これに対して、図１に示した周期分極反転構造では、ストライプ電極部１１が配置されていない領域では強誘電体結晶基板２０は分極反転しない。これは、既に説明したように、エッジ効果によってストライプ電極部１１の側面の直下に電界が集中し、＋Ｚ面２１のストライプ電極部１１の配置されていない領域の直下では分極反転させる電界が生じないためである。このため、＋Ｚ面２１に接するストライプ電極部１１の形状のみを反映した周期分極反転構造が形成される。これにより、周期分極反転構造の端部の形状も高い精度で制御され、端部の形状を均一にすることができる。   On the other hand, in the periodic polarization reversal structure shown in FIG. 1, the ferroelectric crystal substrate 20 does not reverse the polarization in the region where the stripe electrode portion 11 is not disposed. As described above, this is because the electric field concentrates directly under the side surface of the stripe electrode portion 11 due to the edge effect, and the electric field for polarization inversion does not occur immediately under the region where the stripe electrode portion 11 of the + Z plane 21 is not disposed. Because. For this reason, a periodically poled structure that reflects only the shape of the stripe electrode portion 11 in contact with the + Z plane 21 is formed. Thereby, the shape of the end of the periodically poled structure is also controlled with high accuracy, and the shape of the end can be made uniform.

以上に説明したように、図１に示した周期分極反転用電極１０では、ストライプ電極部１１のみが強誘電体結晶基板２０の＋Ｚ面２１に接して配置され、ストライプ電極部１１の全体を均一な電位に保つ等電位電極部１２は絶縁膜３０を介して＋Ｚ面２１上に配置されている。つまり、周期分極反転用電極１０として梯子型電極や櫛型電極を形成する必要がない。このため、ストライプ電極部１１の直下のみで強誘電体結晶基板２０が分極反転する。その結果、端部の形状が均一な周期分極反転構造を実現できる。つまり、周期分極反転用電極１０を使用する周期分極反転構造の形成方法により、周期分極反転構造の端部の形状を均一に制御することできる。   As described above, in the periodic polarization reversal electrode 10 shown in FIG. 1, only the stripe electrode portion 11 is disposed in contact with the + Z plane 21 of the ferroelectric crystal substrate 20, and the entire stripe electrode portion 11 is uniform. The equipotential electrode portion 12 that maintains a constant potential is disposed on the + Z plane 21 with the insulating film 30 interposed therebetween. That is, it is not necessary to form a ladder electrode or a comb electrode as the periodic polarization reversal electrode 10. For this reason, the polarization of the ferroelectric crystal substrate 20 is reversed just below the stripe electrode portion 11. As a result, a periodically poled structure having a uniform end shape can be realized. That is, the shape of the end portion of the periodically poled structure can be uniformly controlled by the method of forming the periodically poled structure using the periodically poled electrode 10.

＜変形例＞
図１では、等電位電極部１２が、絶縁膜３０を介して複数のストライプ電極部１１の全体と対向して配置されている場合について示した。しかし、等電位電極部１２は、複数のストライプ電極部１１のそれぞれの少なくとも一部と絶縁膜３０を介して対向する部分を有していればよい。これにより、ストライプ電極部１１のそれぞれに電圧が印加され、ストライプ電極部１１の全体が均一な電位に保たれる。 <Modification>
In FIG. 1, the case where the equipotential electrode portion 12 is disposed to face the entirety of the plurality of stripe electrode portions 11 with the insulating film 30 therebetween is shown. However, the equipotential electrode portion 12 only needs to have a portion that faces at least a part of each of the plurality of stripe electrode portions 11 with the insulating film 30 interposed therebetween. Thereby, a voltage is applied to each of the stripe electrode portions 11, and the entire stripe electrode portion 11 is maintained at a uniform potential.

例えば、等電位電極部１２が、複数のストライプ電極部１１のそれぞれの一部と対向する部分を有する帯形状であってもよい。図１１に、複数のストライプ電極部１１のそれぞれの一方の端部のみと対向して等電位電極部１２が配置されている例を示す。或いは、図１２に示すように、ストライプ電極部１１の端部以外の領域と対向して等電位電極部１２を配置してもよい。   For example, the equipotential electrode part 12 may have a band shape having a part facing each part of the plurality of stripe electrode parts 11. FIG. 11 shows an example in which the equipotential electrode portion 12 is disposed so as to face only one end portion of each of the plurality of stripe electrode portions 11. Alternatively, as shown in FIG. 12, the equipotential electrode portion 12 may be disposed so as to face a region other than the end portion of the stripe electrode portion 11.

図１１及び図１２では、等電位電極部１２が、ストライプ電極部１１が延伸する方向と垂直な方向に延伸する例を示した。しかし、図１３に示すように、ストライプ電極部１１が延伸する方向と斜めに交わる方向に延伸するように等電位電極部１２を配置してもよい。   11 and 12 show an example in which the equipotential electrode portion 12 extends in a direction perpendicular to the direction in which the stripe electrode portion 11 extends. However, as shown in FIG. 13, the equipotential electrode portion 12 may be arranged so as to extend in a direction obliquely intersecting with the direction in which the stripe electrode portion 11 extends.

図１１〜図１３に示した帯形状の等電位電極部１２を採用することにより、＋Ｚ面２１の上方に配置された等電位電極部１２と平面電極４０間の電界によってストライプ電極部１１同士間で強誘電体結晶基板２０が分極反転することを防ぐことができる。   By adopting the strip-shaped equipotential electrode portion 12 shown in FIGS. 11 to 13, the striped electrode portions 11 are connected to each other by the electric field between the equipotential electrode portion 12 and the planar electrode 40 disposed above the + Z plane 21. Thus, the polarization inversion of the ferroelectric crystal substrate 20 can be prevented.

また、複数の等電位電極部１２が絶縁膜３０上に配置されてもよい。図１４に、互いに離間して平行に延伸する２つの等電位電極部１２が絶縁膜３０上に配置された例を示す。なお、等電位電極部１２の数が３以上であってもよいし、複数の等電位電極部１２は互いに平行に配置されていなくてもよい。ストライプ電極部１１は、複数の等電位電極部１２の少なくともいずれかと対向していればよい。   A plurality of equipotential electrode portions 12 may be disposed on the insulating film 30. FIG. 14 shows an example in which two equipotential electrode portions 12 that are spaced apart from each other and extend in parallel are disposed on the insulating film 30. Note that the number of equipotential electrode portions 12 may be three or more, and the plurality of equipotential electrode portions 12 may not be arranged in parallel to each other. The stripe electrode unit 11 only needs to face at least one of the plurality of equipotential electrode units 12.

図１４に示した変形例では、２つの等電位電極部１２の一方に端部が対向するストライプ電極部１１と、等電位電極部１２の他方に端部が対向するストライプ電極部１１とが、交互に配置されている。つまり、複数のストライプ電極部１１のそれぞれが、２つの等電位電極部１２のいずれかのみと対向している。このため、以下のように、短周期の分極反転部分の形成に有利である。   In the modification shown in FIG. 14, the stripe electrode portion 11 whose end portion faces one of the two equipotential electrode portions 12 and the stripe electrode portion 11 whose end portion faces the other of the equipotential electrode portions 12, Alternatingly arranged. That is, each of the plurality of stripe electrode portions 11 faces only one of the two equipotential electrode portions 12. For this reason, it is advantageous for the formation of a short period polarization inversion portion as follows.

ストライプ電極部１１の周期ｔが短い場合に、分極反転させる際に隣接する分極反転部分同士が繋がってしまうおそれがある。しかし、図１４に示した周期分極反転用電極１０では、複数の等電位電極部１２に別々のタイミングで電圧を印加することができる。これにより、同時に形成される分極反転部分の間隔を実質的に広げることができ、隣接する分極反転部分同士が繋がることを防止できる。このため、短周期の分極反転部分を良好に形成できる。   When the period t of the stripe electrode portion 11 is short, adjacent polarization inversion portions may be connected when the polarization inversion is performed. However, in the periodic polarization reversal electrode 10 shown in FIG. 14, a voltage can be applied to the plurality of equipotential electrode portions 12 at different timings. Thereby, the space | interval of the polarization inversion part formed simultaneously can be expanded substantially, and it can prevent that the adjacent polarization inversion part connects. For this reason, it is possible to satisfactorily form a short period polarization inversion portion.

（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 (Other embodiments)
As mentioned above, although this invention was described by embodiment, it should not be understood that the description and drawing which form a part of this indication limit this invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

既に述べた実施形態の説明においては、等電位電極部１２が金属電極である例を示した。しかし、等電位電極部１２は金属電極でなくても、絶縁膜３０を介してストライプ電極部１１に電圧が印加される機能を有すればよい。このため、例えば、等電位電極部１２として液体電極や導電性ポリマーを採用してもよい。   In the description of the embodiment described above, an example in which the equipotential electrode portion 12 is a metal electrode has been shown. However, even if the equipotential electrode portion 12 is not a metal electrode, it only needs to have a function of applying a voltage to the stripe electrode portion 11 via the insulating film 30. For this reason, for example, a liquid electrode or a conductive polymer may be employed as the equipotential electrode portion 12.

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。   As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

１０…周期分極反転用電極
１１…ストライプ電極部
１２…等電位電極部
２０…強誘電体結晶基板
２１…＋Ｚ面
２２…−Ｚ面
３０…絶縁膜
４０…平面電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electrode for periodic polarization inversion 11 ... Stripe electrode part 12 ... Equipotential electrode part 20 ... Ferroelectric crystal substrate 21 ... + Z surface 22 ...- Z surface 30 ... Insulating film 40 ... Planar electrode

Claims (14)

強誘電体結晶基板の＋Ｚ面に接して配置され、互いに離間して平行に延伸するストライプ状の複数のストライプ電極部と、
前記複数のストライプ電極部を覆って前記＋Ｚ面上に配置された絶縁膜と、
前記複数のストライプ電極部のそれぞれの少なくとも一部と前記絶縁膜を介して対向する部分を有し、且つ前記強誘電体結晶基板及び前記複数のストライプ電極部と接触せずに前記絶縁膜上に配置された等電位電極部と、
前記＋Ｚ面と対向する前記強誘電体結晶基板の−Ｚ面の、前記複数のストライプ電極部が形成された前記＋Ｚ面の領域と対向する領域に配置された平面電極と
を備え、前記等電位電極部と前記平面電極間に電圧を印加することにより前記絶縁膜を介して前記ストライプ電極部に電圧を印加し、前記複数のストライプ電極部直下の前記強誘電体結晶基板の領域に電界を発生させることを特徴とする周期分極反転用電極。 A plurality of striped electrode portions arranged in contact with the + Z plane of the ferroelectric crystal substrate and extending in parallel and spaced apart from each other;
An insulating film disposed on the + Z plane so as to cover the plurality of stripe electrode portions;
A portion having at least a part facing each of the plurality of stripe electrode portions through the insulating film, and on the insulating film without being in contact with the ferroelectric crystal substrate and the plurality of stripe electrode portions. An equipotential electrode portion disposed ;
A plane electrode disposed on a region of the −Z plane of the ferroelectric crystal substrate facing the + Z plane facing a region of the + Z plane on which the plurality of stripe electrode portions are formed, and the equipotential By applying a voltage between the electrode portion and the planar electrode , a voltage is applied to the stripe electrode portion via the insulating film, and an electric field is generated in the region of the ferroelectric crystal substrate immediately below the plurality of stripe electrode portions. An electrode for periodic polarization inversion, characterized in that: 前記等電位電極部が、前記複数のストライプ電極部の全体と対向して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の周期分極反転用電極。 The equipotential electrode portions, periodically poled electrode according to claim 1, characterized in that it is arranged across opposed of said plurality of stripe electrodes portion. 前記等電位電極部が、前記複数のストライプ電極部のそれぞれの一部と対向する部分を有する帯形状であることを特徴とする請求項１に記載の周期分極反転用電極。 The equipotential electrode portions, periodically poled electrode according to claim 1, characterized in that a strip shape having a respective part facing the portion of the plurality of stripe electrodes portion. 前記等電位電極部が、前記複数のストライプ電極部が延伸する方向と垂直な方向に延伸することを特徴とする請求項３に記載の周期分極反転用電極。 4. The periodic polarization inversion electrode according to claim 3 , wherein the equipotential electrode portion extends in a direction perpendicular to a direction in which the plurality of stripe electrode portions extend. 前記等電位電極部が、前記複数のストライプ電極部が延伸する方向と斜めに交わる方向に延伸することを特徴とする請求項３に記載の周期分極反転用電極。 4. The periodic polarization inversion electrode according to claim 3 , wherein the equipotential electrode portion extends in a direction obliquely intersecting with a direction in which the plurality of stripe electrode portions extend. 5. 互いに離間して前記絶縁膜上に配置された複数の前記等電位電極部を有し、前記複数のストライプ電極部のそれぞれが複数の前記等電位電極部の少なくともいずれかと対向することを特徴とする請求項１に記載の周期分極反転用電極。 A plurality of equipotential electrode portions disposed on the insulating film and spaced apart from each other, each of the plurality of stripe electrode portions facing at least one of the plurality of equipotential electrode portions; The electrode for periodic polarization inversion according to claim 1 . 隣接する前記ストライプ電極部が、それぞれ異なる前記等電位電極部と対向していることを特徴とする請求項６に記載の周期分極反転用電極。 The periodic polarization inversion electrode according to claim 6 , wherein the adjacent stripe electrode portions are opposed to the different equipotential electrode portions. 強誘電体結晶基板の＋Ｚ面上に、前記強誘電体結晶基板に接し、且つ互いに離間して平行に延伸するストライプ状の複数のストライプ電極部を形成するステップと、
前記複数のストライプ電極部を覆って前記＋Ｚ面上に絶縁膜を形成するステップと、
前記複数のストライプ電極部のそれぞれの少なくとも一部と前記絶縁膜を介して対向する部分を有する等電位電極部を、前記強誘電体結晶基板及び前記複数のストライプ電極部と接触しないように前記絶縁膜上に形成するステップと、
前記＋Ｚ面と対向する前記強誘電体結晶基板の−Ｚ面上に、前記複数のストライプ電極部が形成された前記＋Ｚ面の領域と対向する領域の全域を覆うように平面電極を形成するステップと、
前記等電位電極部と前記平面電極間に電圧を印加することにより前記絶縁膜を介して前記ストライプ電極部に電圧を印加し、前記複数のストライプ電極部と前記平面電極間に電界を発生させ、前記複数のストライプ電極部直下の前記強誘電体結晶基板に分極反転構造を生じさせるステップと
を含むことを特徴とする周期分極反転構造の形成方法。 Forming a plurality of stripe-shaped stripe electrode portions on the + Z plane of the ferroelectric crystal substrate that are in contact with the ferroelectric crystal substrate and extend parallel to each other at a distance from each other;
Forming an insulating film on the + Z plane so as to cover the plurality of stripe electrode portions;
The equipotential electrode portion having a portion facing at least a part of each of the plurality of stripe electrode portions with the insulating film interposed therebetween is insulated so as not to contact the ferroelectric crystal substrate and the plurality of stripe electrode portions. Forming on a film;
Forming a planar electrode on the −Z plane of the ferroelectric crystal substrate facing the + Z plane so as to cover the entire area facing the + Z plane area where the plurality of stripe electrode portions are formed; When,
By applying a voltage between the equipotential electrode portion and the planar electrode, a voltage is applied to the stripe electrode portion via the insulating film, and an electric field is generated between the plurality of stripe electrode portions and the planar electrode, Forming a domain-inverted structure on the ferroelectric crystal substrate immediately below the plurality of stripe electrode portions. 前記複数のストライプ電極部の全体と対向するように前記等電位電極部を形成することを特徴とする請求項８に記載の周期分極反転構造の形成方法。 The method for forming a periodically poled structure according to claim 8 , wherein the equipotential electrode portion is formed so as to face the whole of the plurality of stripe electrode portions. 前記複数のストライプ電極部のそれぞれの一部と対向する部分を有するように、前記等電位電極部を帯形状に形成することを特徴とする請求項８に記載の周期分極反転構造の形成方法。 9. The method for forming a periodically poled structure according to claim 8 , wherein the equipotential electrode part is formed in a band shape so as to have a part facing each part of the plurality of stripe electrode parts. 前記等電位電極部を、前記複数のストライプ電極部が延伸する方向と垂直な方向に延伸するように形成することを特徴とする請求項１０に記載の周期分極反転構造の形成方法。 The method of forming a periodically poled structure according to claim 10 , wherein the equipotential electrode portion is formed so as to extend in a direction perpendicular to a direction in which the plurality of stripe electrode portions extend. 前記等電位電極部を、前記複数のストライプ電極部が延伸する方向と斜めに交わる方向に延伸するように形成することを特徴とする請求項１０に記載の周期分極反転構造の形成方法。 The method of forming a periodically poled structure according to claim 10 , wherein the equipotential electrode portion is formed to extend in a direction obliquely intersecting with a direction in which the plurality of stripe electrode portions extend. 複数の前記等電位電極部を前記絶縁膜上に互いに離間して形成し、前記複数のストライプ電極部のそれぞれを複数の前記等電位電極部の少なくともいずれかと対向させることを特徴とする請求項８に記載の周期分極反転構造の形成方法。 Claim plurality of the equipotential electrode portions formed apart from each other on the insulating film, characterized in that is opposed to at least one of a plurality of the equipotential electrode portions each of the plurality of stripe electrodes 8 A method for forming the periodic domain-inverted structure described in 1. 隣接する前記ストライプ電極部がそれぞれ異なる前記等電位電極部と対向するように形成することを特徴とする請求項１３に記載の周期分極反転構造の形成方法。 14. The method for forming a periodically poled structure according to claim 13 , wherein the adjacent stripe electrode portions are formed so as to face different equipotential electrode portions.
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