JP7263285B2 - 高調波発生素子の製造方法 - Google Patents
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次いで前記第一の主面側から前記強誘電性結晶基板を加工することによって前記強誘電性結晶基板にリッジ型光導波路を形成する工程、および
前記リッジ型光導波路を形成した後、強誘電性結晶基板の前記第二の主面を定盤に固定し、前記第一の主面を化学機械的研磨加工することで前記第一の主面を深さ0.03μm以上、0.2μm以下均一に加工する工程
を有することを特徴とする、高調波発生素子の製造方法に係るものである。
周期分極反転構造を形成するべき強誘電性結晶基板を構成する強誘電性結晶の種類は、限定されない。しかし、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、K3Li2Nb5O15、La3Ga5SiO14を例示できる。強誘電性結晶は単結晶であることが特に好ましい。
特に表面を均一に研磨する必要があるため、平坦度が高く、厚み偏差が小さな定盤に、強誘電体基板の裏面側を固定する。定盤との固定の際は樹脂を使用してもよいし、定盤と基板の双方に水を介した接合でもよい。あるいはワックスで固定してもよい。
基板を固定後、研磨加工で表面を加工する。加工する量としては表面に残っているダメージにもよるが、0.03μmほど加工すると、大半のダメージが取れる。また、0.03μm加工量であれば基板表面の厚みバラツキの管理を厳密に制御しなくても良いので、加工量としては少ない方が好ましい。0.03μmの加工量であれば、加工レートを考慮して時間管理で加工すればよく、基板を固定した定盤の重みや、その定盤を加圧する量にもよるが、5分前後で加工が完了させることができる。
表面を研磨した後、基板を定盤から取り外し、基板の洗浄を行う。
また、研磨量dが大きくなりすぎると、基板全面で厚み分布が生じ、結果として基板に形成している素子の面内特性ばらつきとなり、特性が低くなるものが増加するので、研磨量dは厚すぎない方が良い。基板面内の素子の特性バラツキが起きにくい厚さとして、基板の厚み偏差を0.1μm以下に抑えることが好ましく、加工の熟練度によるが研磨量dとしては厚くても0.3μm以下としていくのが好ましい。また、研磨量dが大きくなりすぎると、研磨後のリッジ溝を十分に深くすることが難しくなり、また周期分極反転構造の性能が低下する傾向がある。この観点からは、研磨量dは、0.2μm以下であることが更に好ましく、0.15μm以下であることが一層好ましい。
図1および図2を参照しつつ説明した方法に従い、第二高調波発生素子を作製した。
具体的には、厚さ300μmのMgOドープニオブ酸リチウム単結晶からなる強誘電性結晶基板4に、電圧印加法によって周期状分極反転構造を形成した。この強誘電性結晶基板4の主面4b側にSiO2のクラッド層3として0.4μmを成膜した。さらにクラッド層3に接着層2をスピンコートにより塗布し、厚さ1mmのノンドープニオブ酸リチウムからなる支持基板1と接合する。接着層2を形成する接着剤としては、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化性接着剤、ニオブ酸リチウムなどの電気光学効果を有する材料と比較的近い熱膨張係数を有するアロンセラミックスC(商品名、東亜合成社製)(熱膨張係数13×10-6/K)を例示できる。この接着層2の厚みとしては0.1μmから0.3μmとすれば接合強度も高く、均一な膜厚で塗布できる。次いで、強誘電性結晶基板4の主面4aを厚さ3.5μmとなるまで研削、研磨で加工し、強誘電性結晶基板4Aを形成した。
ここで、レーザーアブレーション加工の条件としては以下とした。
光源には、KrFのエキシマレーザーを使用し、加工用のマスクに照射する前のパワーとして、170mWに調整した。レーザー発振はパルス状として、繰返し周波数は 160Hzに設定した。加工用のマスクはガラス状にCrのパターンを形成したもので、溝を形成する部位だけが透過する設計としたものを使用した。マスクを透過したレーザー光は倍率10倍の対物レンズにより集光し、強誘電性結晶基板4の主面4bの表面が焦点となる位置で合わせて加工する。このレーザーアブレーション加工においては、縦横にパソコンで制御可能な自動ステージを使用して、所望の位置、長さが加工できるようにしている。溝の深さ7aについて、レーザーのパワーによっても調整可能であるが、自動ステージの速度を調整することによっても、リッジ溝7の深さの調整が可能である。
比較例1と同様にして、図2(a)に示すような部品を製造した。次いで、強誘電性結晶基板4Aの主面4bを深さd=0.1μmにわたって研磨加工した。得られた部品を比較例1と同様に処理することによって、第二高調波発生素子を得た。
実施例1において、強誘電性結晶基板4Aの表面4aの研磨量dを、表1に示すように変更した。得られた素子のリッジ型光導波路に対して基本光(波長976nm、出力100mW)を入射させ、波長変換光(波長488nm)および基本光の出力をそれぞれ測定した。測定結果を表1に示す。
Claims (2)
- 第一の主面と第二の主面とを有する強誘電性結晶基板に周期分極反転構造を形成する工程、
次いで前記第一の主面側から前記強誘電性結晶基板を加工することによって前記強誘電性結晶基板にリッジ型光導波路を形成する工程、および
前記リッジ型光導波路を形成した後、前記強誘電性結晶基板の前記第二の主面を定盤に固定し、前記第一の主面を化学機械的研磨加工することで前記第一の主面を深さ0.03μm以上、0.2μm以下均一に加工する工程
を有することを特徴とする、高調波発生素子の製造方法。
- 前記強誘電性結晶基板をレーザーアブレーション加工または研削加工することによって前記強誘電性結晶基板に前記リッジ型光導波路を形成することを特徴とする、請求項1記載の高調波発生素子の製造方法。
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JP2021152579A (ja) | 2021-09-30 |
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