JP7846421B2

JP7846421B2 - 波長変換素子の製造方法

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Inventors: 信建小勝負
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Description

本開示は、波長変換装置に使用される波長変換素子の製造方法に関する。

波長変換技術は、半導体レーザでは直接出力できない波長域、または出力できる波長域であっても半導体レーザでは得られない高出力な光が必要な用途において注目されている。波長変換装置に用いられる波長変換素子は、２次の非線形効果を有する光学結晶等を用いることによって実現される。２次の非線形効果を有する代表的な光学結晶としては、例えば、ＬｉＮｂＯ_３（ニオブ酸リチウム）、ＫＮｂＯ_３（ニオブ酸カリウム）、ＬｉＴａＯ_３（タンタル酸リチウム）、またはＫＴｉＯＰＯ_４（チタン酸リン酸カリウム）が挙げられる。特に、周期分極反転ニオブ酸リチウム（Periodically Poled Lithium Niobate、以下、ＰＰＬＮという）を利用した光導波路は、光強度の増大及び疑似位相整合技術の利用による高い波長変換効率が実現可能な素子として注目されている。このＰＰＬＮは、光通信における光信号波長変換、光加工、医療、生物工学等の様々な分野で利用される、紫外域からテラヘルツ域に至るまでの幅広い光波長帯での応用に期待されている。

さらに、ＰＰＬＮを用いることで、低雑音な光増幅が可能な位相感応増幅器（ＰＳＡ）を構成するパラメトリック増幅素子及び励起光発生素子の作製が可能である。このため、ＰＰＬＮは、高利得、低雑音な光増幅特性を実現し、次世代の光ファイバ通信分野で重要な役割を担うデバイスとして適用が検討されている。また量子コンピューティングの分野において、ＰＰＬＮを利用した光導波路をファイバリング共振器内に挿入し、パラメトリック発振素子として使用することができる。この構成を用いて光コヒーレントイジングマシン装置を実現し、従来の計算機よりも高速に大容量の計算を実証した報告がなされている。

上述したＬｉＮｂＯ_３等の２次の非線形効果を有する光学結晶（以下、「非線形光学結晶」という。）の周期分極反転構造を有する非線形光導波路を用いる波長変換素子は、例えば、特許文献１に記載されている。

特許文献１には、リッジ型の光導波路を作製する例が開示されている。特許文献１には、リッジ型光導波路において、光の閉じ込め効果を向上させるため、周期分極反転構造を有する非線形光学結晶の第１の基板と、その第１の基板の屈折率より小さい屈折率を有する第２の基板を貼り合わせて波長変換素子を作製することが記載されている。

特許文献１では、さらに、第１の基板と第２の基板とを貼り合わせる工程の後に第１の基板の厚さを２０μｍになるまで研磨加工し、その後に基板をエッチングしてリッジ型の光導波路を作成している。光導波路となる非線形光学結晶膜の厚さを２０μｍとすることで高いパワー密度が光導波路中で得られるようにしている。

また、特許文献１には、接着剤の劣化や温度変化によるクラックを回避するために、第１の基板と同種の非線形光学結晶を第２の基板として使用し、第１の基板と第２の基板とに熱を加えて拡散接合させることも記載されている。これらの波長変換技術を利用する技術分野においては、更なる高性能化のために、より高い波長変換効率を有する波長変換装置を実現することが重要となっている。

しかしながら、特許文献１に記載されているような従来のリッジ型の光導波路を用いた波長変換素子は、以下の課題を有する。

（ａ）プロセス工程順序の問題、周期分極反転を作製後、光導波路形状に加工するため、ＱＰＭ周期を後プロセス工程で調整・制御できない課題について
上記の特許文献１などで示されているように、疑似位相整合条件を満たす光導波路構造を有する波長変換素子を作製する場合、光導波路コアとして用いる材料としては、大きな光非線形定数（感受率）を有する非線形光学結晶が用いられることが多く、例えば、ＬｉＮｂＯ_３（ニオブ酸リチウム）、ＫＮｂＯ_３（ニオブ酸カリウム）、ＬｉＴａＯ_３（タンタル酸リチウム）、またはＫＴｉＯＰＯ_４（チタン酸リン酸カリウム）のような材料が用いられる。

上記のような非線形光学結晶の場合、周期分極反転構造を形成するためには、分極反転のために、非常に大きな電界を局所的に印加することが必要となる。この電界印加は、一般に、非線形光学結晶基板に微細構造の金属電極パターンを形成した後に、大きな電圧を印加することにより行われている。このように、周期分極反転構造の形成には、微細かつ複雑な作製プロセスが必要になる。そのため、非線形光学結晶からなる光導波路コア層を光導波路コアの形状に加工した後に、当該光導波路コアに分極反転のための電界印加の際に用いる電極を形成することが困難であるのが現状である。

上記の周期分極反転構造を有する光導波路コアからなる波長変換素子の作製プロセスとしては、概ね一般的には、以下のプロセスとなる。
（１）まず、光導波路コア層の材料に、周期分極反転構造を予め形成する。
具体的には、光導波路コア層の材料により形成した平板状の光導波路コア基板の全面に、特定方向の高電界を印加させ、基板全体の誘電分極ドメインを揃える。次に、所望の設計値の分極反転構造に合わせたフォトマスクパターンとフォトリソ工程などを用いて、基板の表面に分極反転用電極パターンを作製し、高電界印加により一様な誘電分極の内部に反転分極構造を形成する。その後、フォトレジストや電極膜を除去することにより、周期分極反転構造が形成された光導波路コア基板を完成させる。
（２）次に、周期分極反転構造が形成された光導波路コア基板を、使用光波長において光導波路コアより低屈折率な基板に、貼り合わせ(接合)する。具体的には、両基板の貼り合わせ面を平坦かつ鏡面となるように研磨し、両基板の貼り合わせ面を熱接合やコロナ放電などにより接合する。
（３）この貼り合わせた基板を、研削、研磨装置などを用いて、後工程で実施するフォトレジストによるパターニングなどのフォト工程に使用できるウエハ形状などに加工する。このとき、光導波路コア層の膜厚については、形成する光導波路コアの膜厚となるように合わせて薄膜化加工を行う。
（４）次に、光導波路コア層を加工形成して光導波路コアを形成する。具体的には、フォトレジストなどを用いて、光導波路コア層に光導波路コア形状にパターニングを実施したのち、ドライエッチング法、ダイシング加工法や、プロトン交換法などによって、光導波路コアを形成する。
このようにして、周期分極反転構造を有する光導波路からなる波長変換素子が作製される。

上記の波長変換素子の作製工程では、周期分極反転構造が予め形成された光導波路コア基板を低屈折率な基板に接合して、薄膜化した後、光導波路コア構造が作成される。この光導波路コア層の薄膜化や、その後の光導波路コア加工時には、加工誤差が発生する。このような光導波路コアの加工時に発生する加工誤差の影響により後述の(式１０)に示される各使用波長における光導波路コアの実効屈折率ｎ１，ｎ２，ｎ３は一つの値とならず、加工誤差に起因する揺らいだ値となってしまう。このように、分極反転構造を形成した後の工程による加工誤差が、完成した波長変換素子の波長変換光の光スペクトル分布などの光学特性のバラつきの発生する要因となっている。

（ｂ）ウエハ面内の膜厚分布が一様に加工できない課題について
上記のような波長変換素子の作製工程の場合には、光導波路コアの加工時に膜厚分布などの形状誤差が発生し易いという問題がある。
上記の作製工程には、光導波路コア基板より低屈折率な基板に、光導波路コア基板を貼り合わせ(接合)て接合基板を作製する工程が含まれている。この工程では、線熱膨張係数の異なる２つの基板を貼り合わせることになるため、貼り合せ基板に反りが生じ易い。そのため、本来、膜厚が均一でなくてはならない貼り合せ基板において、光導波路コア層の薄膜化加工の研削、研磨工程によって膜厚が均一にならなくなってしまう。

つまり、上記のような作製工程において発生する光導波路コア層の膜厚誤差により、作製された光導波路コアの屈折率が変動してしまい、光導波路の周期分極反転構造の位相整合条件にある程度の誤差が生じてしまう。このため、光差周波発生等の波長変換効率が低下し、波長変換素子から発生する波長変換光の中心波長や光強度などの光学特性が設計値とずれる原因となってしまう。

これらの発生した膜厚誤差は、光導波路コア層の加工後に判明するため、光導波路コア層を光導波路形成のために加工するときには、それにより作製される光導波路の周期分極反転構造は決まっているため、膜厚誤差などの加工誤差に応じた補正をするために修正できないのが現実であった。

なお、光導波路コアの実効屈折率を所望の設定値にするために、幅を膜厚の変動に合わせて変動させたフォトマスクパターンを用いてフォトリソグラフィ工程とドライエッチング加工などを行うことで、光導波路コアのコア幅を変動させて光導波路コアの実効屈折率をある程度補正することはできる。しかし実際には、光導波路コアの形成時にも加工誤差が発生するため、光導波路コアの実効屈折率を所望の設定値とするには限界がある。また、導波路コア幅の変動は、光導波路における光損失の増加要因となるため、制御光などの光強度が減少し、結果的に、波長変換装置としての効率を減少させてしまう。

（ｃ）光導波路コア層を研削、研磨加工することによる膜厚精度の課題について
上述した波長変換素子の作製工程における光導波路コア層の薄膜化加工においても、必ず加工誤差は発生する。したがって、光導波路コア層の膜厚の絶対値自体にも、研削、研磨プロセス毎に加工深さが微妙に変動し、その結果作製される光導波路コアの膜厚バラつきが発生してしまう。つまり、同じ研削、研磨プロセスを経ても同一の膜厚になるとは限らない。また、サブミクロンオーダーでは、平均膜厚も変動するため光導波路コアの実効屈折率には一定のバラつきが生じる。そのため、個々の光導波路コアの疑似位相整合の条件もばらつくため、例えば差周波発生光の光波長の中心波長が変動する結果となってしまう。

（ｄ）温度制御補正に限界がある課題について
波長変換素子は、ペルチェ素子などの温度制御素子を用いることによって、高精度な温度制御を行うことにより、光導波路の実効屈折率の温度分散を利用して、温度変化による光導波路の実効屈折率を変化させて疑似位相整合条件を調整し、例えば差周波発生による差周波光の中心波長をある程度制御することは可能である。

しかし、波長変換素子の膜厚誤差に対応して、温度制御により光導波路の実効屈折率をある程度平均的に補正することは可能であるが、局所的な膜厚分布に対応して補正をするには、光導波路コアの温度を局所的に制御する必要があり、温度制御素子や制御回路などが複雑化し、詳細な制御が必要になるなど困難を伴う。

また、実際は、波長変換素子全体が常に完全に同一温度であることはなく、温度制御素子との熱交換や環境温度と波長変換素子の温度差、波長変換素子や、実装構造の周囲からの輻射熱の状態などによっても、波長変換素子内部に温度分布が生じる。そのため、たとえ波長変換素子の光導波路コアの実効屈折率が全体的に一致した唯一の値を持っているとしても、ある一定幅で実効屈折率のバラつきが発生してしまう。

なお、波長変換装置の温度制御は、使用時の環境温度の変化を補正するときの制御方法としても重要であるため、膜厚や加工誤差の補正にのみ温度制御を用いることは困難である。また、波長変換素子の温度制御においては、直接熱伝導による熱拡散が発生するため、波長変換素子の局所的な温度制御には限界がある。以上のことから、波長変換素子の疑似位相整合条件の調整、例えば差周波発生による差周波光の中心波長制御に、温度制御を利用するにも限界がある。

以上説明したように、上述したような波長変換素子の作製工程では、光導波路コアを加工形成する工程よりも前の光導波路コア層の膜厚変動を原因とする光導波コアの実効屈折率の誤差を、光導波路コアを形成する工程で補正したり、温度制御により補償することには限界があるため、歩留まり向上に限界があった。

したがって、光導波路コア層の薄膜加工の研削、研磨工程や、光導波路コアの幅加工時の加工誤差の発生後に、それにより発生する誤差に対応して、光導波路コアの疑似位相整合条件を制御する方法が必要となっている。

具体的には、光導波路コアを形成する工程において、光導波路コアが有する周期分極反転構造の分極反転周期を少なくとも局所的に制御可能とする方法が必要となっている。

特許第３７５３２３６号

本開示は、上記の課題を解決するためになされるものであり、主には、光導波路コアを形成する工程において、光導波路コアが有する周期分極反転構造の分極反転周期を少なくとも局所的に制御することを目的とする。

本開示の一実施形態は、このような目的を達成するために、波長変換素子の製造方法において以下のような工程を含むことを特徴とする。

二次の非線形効果を有する少なくとも一つ以上の周期分極反転領域を有する光導波路コア基板を形成する第１の工程と、光導波路コア基板と、少なくとも使用光波長の範囲で光導波路コア基板よりも低い屈折率を有する基板とを接合して接合基板を形成し、光導波路コア基板を薄膜化して光導波路コア層を形成する第２の工程と、接合基板の光導波路コア層を加工して、光導波路コアを形成する第３の工程とを含む波長変換素子の製造方法であって、
第３の工程において、少なくとも１つ以上の周期分極反転領域に対する光導波路コアの形成位置を選択することにより、形成された光導波路コアが有する周期分極反転構造の分極反転周期を少なくとも局所的に調整する波長変換素子の製造方法。

本開示の製造方法により作製される波長変換素子の基本構成を示す斜視図である。図１の基本構成として示した波長変換装置素子を実装した波長変換装置の実装構造の構成例を示す図である。本開示の各実施形態において用いられる波長変換素子の製造方法の工程を示す図である。本開示の第１の実施の形態の製造方法による光導波路コアの有する周期分極反転構造の分極反転周期を調整する原理を説明するための概略図である。本開示の第１の実施形態の製造方法を説明するための概略図である。本開示の第２の実施形態の製造方法を説明するための概略図である。本開示の第２の実施形態の製造方法の別の態様を説明するための概略図である。本開示の第２の実施形態の製造方法のうち、２つ目の態様を説明するための概略図である。本開示の第３の実施形態の製造方法を説明するための概略図である。本開示の第３の実施形態の製造方法の別の態様を説明するための概略図である。本開示の第４の実施形態の製造方法を説明するための概略図である。本開示の第４の実施形態の製造方法における光導波路コアを形成する位置の例を説明するための概略図である。本開示の第４の実施形態の製造方法における光導波路コアを形成する位置の別の例を説明するための概略図である。本開示の第４の実施の形態の製造方法の別の態様を説明するための概略図である。本開示の第４の実施形態の製造方法のもう一つの態様を説明するための概略図である。本開示の第２の実施例の波長変換素子を説明するための概略図である。

本発明者らは、上記の課題に鑑み鋭意検討した結果、周期分極反転領域と光導波路コアの配置と、製造方法の作製プロセスを最適化することにより、光導波路コアの有する分極反転構造の分極反転周期を少なくとも局所的に選択することで疑似位相整合条件が調整できること、その結果波長変換発生光の光学特性が可変できることを見出したことにより、本発明を完成するに至った。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
（波長変換装置）
本開示の製造方法の各実施形態の説明に先立って、本開示の製造方法により作製される波長変換装置について説明する。
（２次非線形光学効果と位相整合条件の説明）
一般に、２次非線形光学結晶に波長の異なる信号光（Ｓｉｇｎａｌ光）［波長：λ_１、周波数：ω_１］と励起光（Ｐｕｍｐ光）［波長：λ_２、周波数：ω_２］を入射したとき波長変換光（アイドラ光：Ｉｄｅｒ光とも呼ばれる）［波長：λ_３、周波数：ω_３］は、位相整合条件と呼ばれる関係に従った波長の光を発生させる。
まず、和周波発生、すなわち、ω_３＝ω_１＋ω_２の場合を考える。
光子の運動量はプランク定数ｈと波数ｋとにより、ｈｋ／（２π）と表されることから、波数不整合をΔｋ、信号光の波数をｋ１、励起光の波数をｋ２、波長変換光の波数をｋ３とすると、運動量保存則より、以下の関係が成り立つ。
ｈΔｋ／２π＝ｈ（ｋ_３－ｋ_１－ｋ_２）／２π ・・・（式１）故に、
Δｋ＝ｋ_３－ｋ_１－ｋ_２・・・（式２）
光が伝搬する２次非線形光学結晶の長さをＬ、伝搬方向をＺ方向とすると、非線形分極Ｐｚ（ω_１＋ω_２）は、ｅｘｐ［ｉ（ｋ_１＋ｋ_２）Ｚ］で位相が変化するが、発生した波長変換光である和周波光Ｅ（ω_３）の位相はｅｘｐ（ｉｋ_３・Ｚ）であるから、両者の間にはつぎの（式３）の関係となる。
ｅｘｐ（ｉｋ_３・Ｚ）－ｅｘｐ［ｉ（ｋ_１＋ｋ_２）・Ｚ］
＝ｅｘｐ［ｉ（ｋ_３－ｋ_１－ｋ_２）・Ｚ］＝ｅｘｐ［ｉΔｋ・Ｚ］・・・（式３）
上記（式３）より、和周波光Ｅ（ω_３）と非線形分極Ｐｚ（ω_１＋ω_２）とはΔｋ・Ｌの位相差が生じることになる。

この位相差がπを超えると、位相が反転し、エネルギーの流れる向きが逆転することになり、ω_３光子がω_１とω_２に分裂する過程が起こる。こうして、せっかくつくられた和周波成分の光波が減少に転じてしまう。
ここで位相が反転する距離
Ｌｃ＝ π／（｜Δｋ｜）・・・（式４）
をコヒーレンス長という。

また、この位相差が２πを超える（つまり光の伝搬長が、コヒーレンス長の２倍を超える）と、再び、エネルギーの流れる向きが元に戻ることになり、非線形分極Ｐｚは、コヒーレンス長の２倍の長さを周期として増減する（コヒーレンス長毎に増加・減少が入れ替わる）ことがわかる。そのため、波長変換光の発生効率を上げるためには、減衰が始まるコヒーレンス長を伝搬する結晶長より長くしなくてはならない。特に、波数不整合がなくなる条件Δｋ＝０は、位相整合条件と呼ばれ、波長変換光の発生条件となる。

このとき、上記のように周波数ω_１と周波数ω_２の２つの光波を２次非線形材料に入力し、ω_３（＝ω_１＋ω_２）の光を発生させる場合は、和周波発生（ＳＦＧ：Sum-Frequency Generation）と呼ばれる。一方、周波数ω_１とω_３の２光波を２次非線形材料に入力し、ω_２（＝ω_３―ω_１）の光を発生させる場合は、差周波発生（ＤＦＧ：Difference Frequency Generation）と呼ばれる。

また、光強度の強い周波数ω_３の光を入射し、周波数ω_１と周波数ω_２の２光波を発生させる現象は光パラメトリック効果を呼ばれる。ここで、結合するすべての光波が同じ方向に進む場合を考えると、波数不整合Δｋは、
Δｋ＝２π（ｎ_３／λ_３－ｎ_１／λ_１－ｎ_２／λ_２）・・・（式５）
と表されるため、位相整合条件は、
ｎ_３／λ_３＝ｎ_１／λ_１＋ｎ_２／λ_２・・・（式６）
もしくは、
ω_１ｎ_１＋ω_２ｎ_２＝ω_３ｎ_３・・・（式７）
となる。

上記の式において、ｎ_１、ｎ_２、ｎ_３は、各波長λ_１、λ_２、λ_３（各周波数：ω_１、ω_２、ω_３）の光が伝搬する２次非線形材料の屈折率である。（式７）は、周波数を重みとしたｎ_１とｎ_２の重み付き平均がｎ_３に等しくなることを意味する。特に第２高調波発生で、結合する基本波光子の偏光が同じときは、基本波と２倍波の屈折率が等しいときに位相整合条件が満足される。ところが実際には、物質には必ず屈折率波長分散があるため、位相整合条件は簡単に満たされない。

（擬似位相整合の説明）
上記は波数不整合をなくす、すなわちΔｋ＝０とする手法であるが、その代わりに波数不整合を許容し、非線形感受率を変調して位相ずれの効果を打ち消す疑似位相整合（Quasi-Phase-Matched、以下、ＱＰＭと記す）法がある。これは、１９６２年Ａｒｍｓｔｒｏｎｇらにより提案されたアイデアで、非線形感受率の符号を周期的に反転した構造により疑似的に位相整合を達成する技術である。上記の通り、非線形分極は、コヒーレンス長の２倍の長さを周期として増減するため、コヒーレンス長の２倍を分極反転周期とする（コヒーレンス長間隔で分極反転させる）ことで各点から発生した非線形分極波は互いに打ち消すことなく足し合わされていき、あたかも擬似的に位相不整合量を０にしたかのような効果を発生させることができる。
周期分極反転構造の分極反転周期をΛとすると、コヒーレント長の式（式４）より
Λ＝２・Ｌｃ・・・（式８）
とし、結合するすべての光波が同じ方向に進む場合を考えると、（式４）より、波数不整合はゼロではなく、
Δｋ＝２π（ｎ_３／λ_３－ｎ_１／λ_１―ｎ_２／λ_２）＝２π／Λ ・・・（式９）
故に、
ｎ_３／λ_３－ｎ_２／λ_２－ｎ_１／λ_１－１／Λ＝０・・・（式１０）
であり、式（式１０）がＱＰＭの位相整合条件となる。ここで、ｎ_３は波長λ_３での屈折率、ｎ_２は波長λ_２での屈折率、ｎ_１は波長λ_１での屈折率である。

このＱＰＭ法は、２次非線形結晶等の非線形感受率の最大成分となる材料方位を用いることができ、また分極反転周期の選択により動作波長域を設定できるという利点をもつとともに、光導波路化することにより狭い領域に光を高密度に閉じ込め長距離を伝搬させることができるため、高効率な波長変換の実現が可能である。

また、ＱＰＭ法を利用した波長変換素子を作製する方法も上述したように、いくつか知られている。例えば、非線形光学結晶基板を周期分極反転構造とした後に、その周期分極反転構造を用いてプロトン交換導波路を作製する方法である。また例えば、同様に、非線形光学結晶基板を周期分極反転構造とした後に、フォトリソグラフィプロセス及びドライエッチングプロセスを利用してリッジ型光導波路を作製する方法である。

波長変換素子の光導波路コアに用いる材料としては、２次の非線形効果を有する光学結晶材料であることが望ましく、また、光導波路コアの材料からなる基板と接合される基板に用いる材料は、温度変化に対する熱応力に起因する破断などの影響を低減するため光導波路コア材料の線膨張係数が近い材料が望ましい。具体的には、光導波路コア、または、接合される基板に用いる材料としては、ＬｉＮｂＯ_３（ニオブ酸リチウム）、ＫＮｂＯ_３（ニオブ酸カリウム）、ＬｉＴａＯ_３（タンタル酸リチウム）、ＬｉＮｂ_（ｘ）Ｔａ_{（１－ｘ）}Ｏ_３（０≦ｘ≦１）（不定比組成のタンタル酸リチウム）、またはＫＴｉＯＰＯ_４（チタン酸リン酸カリウム）、さらに、それらにＭｇ（マグネシウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｃ（スカンジウム）、またはＩｎ（インジウム）から選ばれる少なくとも１つを添加物として含有している材料であることが望ましい。

（波長変換装置の構造）
図１は、本開示の一実施形態の波長変換装置の基本構成１０を示す斜視図である。基本構成１０は、本開示の製造方法により作製される波長変換素子に相当する。図１に示す基本構成１０は、ＱＰＭ法を利用して波長変換光を発生させる波長変換装置として適用される場合を示している
図１に示す波長変換装置の基本構成となる部材のみが示されており、波長変換素子１３と合波器１４および分波器１５とが示されている。波長変換素子１３は、光導波路コア１１と基板１２とを含み、光導波路コア１１は、基板１２の上に載置されている。光導波路コア１２は、周期分極反転構造を有する非線形光学結晶により構成されている。

図１の基本構成において、波長変換装置の動作を説明する。図１に示すように、光強度が低い信号光１ａおよび光強度の高い励起光１ｂは、合波器１４に入射し合波される。励起光１ｂと合波した信号光１ａは、波長変換素子１３に向かって進行し、光導波路コア１１の一方の端に入射する。信号光１ａは、光導波路コア１１中を伝搬する間に信号光１ａと異なる波長を有する差周波光１ｃへと変換され、励起光１ｂと共に光導波路コア１１の他方の端から出射される。光導波路コア１１から出射した差周波光１ｃと励起光１ｂとは、分波器１５に入射し、互いに分離される。基本構成１０は、信号光１ａが入力され、信号光１ａと異なる波長の光を発生させる波長変換装置である。

図１に記載の基本構成１０においては、波長変換素子は、強誘電体結晶、あるいは対称中心を欠く結晶の分極方向を周期的に１８０°反転させた周期分極反転構造を備え、疑似位相整合（ＱＰＭ）条件を満たした光導波路コアを備えている。このとき、ＱＰＭ法による波長変換素子を用いたＳＨＧ発生と光パラメトリック発振等が利用される。

具体的には、上記の疑似位相整合法で説明したように、ＱＰＭの条件と称される周期分極反転構造の分極反転周期を、コヒーレント長Ｌｃの２倍としている。すなわち、このコヒーレント長Ｌｃ毎に非線形光学結晶の非線形光学定数ｄの符号を反転させている。

コヒーレント長Ｌｃの２倍の分極反転周期の分極反転構造を備える光導波路コアでは、第２高調波の位相が反転して、コヒーレント長Ｌｃからの合成第２高調波の位相を補正する形になるので、発生する第２高調波の光強度が加算されるようになり、第２高調波の振幅（強度）が増大し、２次高調波光が発生することになる。また、光和周波発生、光差周波発生においても上述したように、周期分極反転構造の分極反転周期を、コヒーレント長Ｌｃの２倍とすることで、非線形分極波は互いに打ち消すことなく足し合わされ、非線形分極波は増幅される。

ＱＰＭ法は、２次非線形結晶等の非線形感受率の最大成分となる材料方位を用いることができる。また、ＱＰＭ法は、反転周期の選択により動作波長域を設定できるという利点をもつとともに、光導波路化することにより狭い領域に光を高密度に閉じ込め長距離を伝搬させることができる。

図１に示す基本構成１０は、実用上、使用環境の変化により特性が劣化しないように、光の入出力が可能な入出力ポートを備えた金属筐体内に合波器及び分波器と共に収容されて光変換装置を構成することが知られている。さらに波長変換素子の波長変換効率は温度依存性を有しており、その波長変換効率を最大化するためは波長変換素子の温度を制御することが必要である。

（波長変換装置の実装構造）
次に、波長変換装置の実装構造について説明する。図２は、図１の基本構成１０を実装した波長変換装置２０の実装構造の構成例を説明する図である。
図２に示す波長変換装置２０は、図１の基本構成１０に加えて、さらに金属筐体底面部材２８、蓋体部材２９、温度制御素子２６を備えている。金属筐体底面部材２８と蓋体部材２９は、波長変換装置の金属筐体を構成している。なお、図２においては、蓋体部材２９は、その輪郭が鎖線で示されており、金属筐体内に収容される部材等が透視して示されている。金属筐体を構成する蓋体部材２９には、光の入力ポート２００、出力ポート２０１が設けられており、当該ポートは点線により示されている。

図２に示す波長変換装置２０は、さらに、温度制御素子２６を支持する支持部材２７を備えている。支持部材２７は、光導波路コア１１及び基板１２を含む波長変換素子１３の全体の温度を均一に制御するための金属部材である。温度制御素子２６は、支持部材２７と金属筐体底面部材２８との間に介挿されており、温度制御素子２６と支持部材２７、金属筐体底面部材２８との間は、熱伝導に優れ、かつ固定位置を変動させにくい図示しない接合部材を用いて接着固定されている。なお、光導波路コア１１、基板１２、波長変換素子１３、合波器１４、分波器１５、信号光１ａ、差周波光１ｃは、図１の説明したものと同じであるため、ここでは説明を省略する。

また、強誘電体結晶などの非線形光学結晶を光導波路コア材料として用いた波長変換素子を波長変換装置に用いた場合、短い波長を有する光が照射されることによって光導波路コアの屈折率が変化して特性が低下する光損傷と呼ばれる現象が生じる。この光損傷による影響を抑制する方法として波長変換素子を高温で使用することが提案されている。このため、図２に示した波長変換装置２０では、温度制御素子２６を、波長変換素子１３が結露しない範囲で、室温付近から部材を固定する接着剤が変質することのない温度範囲の環境下で動作するように、具体的には約２０℃以上、約１００℃以下の範囲の温度範囲となるように制御されている。

（波長変換素子の製造方法）
次に、図１および図２において説明した波長変換素子１３の製造方法について説明する。図３は、光導波路コアの製造方法の工程を示す図である。

波長変換材料である非線形光学結晶により形成された平板状の光導波路コア基板の全面に、特定方向の高電界を印加させ、全体の誘電分極ドメインを揃える。（プロセス３１）
その後、光導波路コア基板の所望の位置にフォトリソグラフィ法を用いて、形成する周期分極反転構造に対応したパターンの金属電極膜を作製し、直流高電界を印加することによって、周期分極反転構造を形成し、金属電極膜や絶縁膜を除去することにより、光導波路コア基板作製する。（プロセス３２）
次に、使用光波長において光導波路コアよりも低屈折率の基板上に、周期分極反転構造が形成された光導波路コア基板を、プラズマ放電による表面活性化法や熱接合法を用いて貼り合わせた後、所望の膜厚に研削・研磨することによって、所望のコア層に加工することにより接合基板を作製する。（プロセス３３）
接合基板上の光導波路コア層の表面に、フォトレジスト材料によって光導波路コアのパターンを形成し、例えばＡｒプラズマ等による真空下でのドライエッチング法により、コア層を所望のリッジ形状の光導波路コアに加工し、ピラニア洗浄等により、光導波路コアの表面のレジスト残渣等を洗浄除去して、光導波路コアを形成する。（プロセス３４）

（第１の実施形態）
図４は、本開示の第１の実施形態の波長変換素子の製造方法により、光導波路コアの有する周期分極反転構造の分極反転周期を調整する原理を説明するための概略図である。図４を参照して、プロセス３１ないし３３により、一定の周期の分極反転構造を有する周期分極反転領域が形成された光導波路コア層を有する接合基板に、本開示の第１の実施形態の製造方法におけるプロセス３４により光導波路コアを形成する際の手順について説明する。

図４には、光導波路コア層に形成される周期分極反転領域４１が示されている。図４中の分極反転領域４１は、図の左から右に一次元に周期的に分極反転させた周期分極反転構造を備えるものである。このとき、図４に示される分極反転領域の各分極境界を形成する境界線を本明細書において「分極境界線」と呼ぶこととする。

従来は、プロセス３４において、図４の破線で示す光導波路コア４２の形成位置のように、直線状の光導波路コアを分極境界線に対して垂直に形成している。これに対して、この第１の実施形態では、プロセス３４において、図４の実線で示した光導波路コア形成位置４３のように、光導波路コアを分極反転領域に形成する。すなわち、この第１の実施形態は、プロセス３４において、直線状の光導波路コアを分極境界線に対して垂直から一定の角度θを持たせて形成することを特徴としている。

本明細書では、この分極境界線に対して垂直から一定の角度θで光導波路の形成する場合の「分極境界線に対して垂直から一定の角度」を「分極反転領域に対する交差角度」または、「分極反転構造に対する交差角度」と呼ぶこととする。したがって、本明細書では、従来のように、分極境界線に対して垂直に光導波路コアを形成した場合には、その光導波路コアは、分極反転領域（構造）に対する交差角度が０度と表現され、上記のように分極境界線に対して垂直から一定の角度θで光導波路の形成する場合の光導波路コアは、分極反転領域（構造）に対する交差角度がθと表現されることになる。

このように分極反転領域（構造）に対する交差角度θで光導波路を形成することにより、疑似的に分極反転周期が、交差角度０度で形成される場合に比べて、１／COS(θ)倍に延伸させられたと同じ効果が発生する。このことから、プロセス３４において、周期分極反転領域に形成する光導波路コアの分極反転領域に対する交差角度を調整することにより、同じ分極反転周期を有する周期分極反転領域を用いて、異なる分極反転周期の周期分極反転構造を備える光導波路コアを作製することが可能となることが理解できる。

原理的には、分極反転領域に対する交差角度は４５度以上でも、疑似的に分極反転周期長を伸ばすことができるが、実際には、分極反転領域に対する交差角度が４５度以上では、波長変換光発生の光スペクトル分布の鈍化、つまりピーク半値幅の増大が発生する。これは、分極反転周期の分極境界線が不鮮明になってくることが原因と考えられる。このように分極反転周期の分極境界線が不鮮明にならないためには、分極反転領域に対する交差角度θは小さい方が望ましく、実用的には３０度以下であることが望ましい。

つぎに図５を参照して、本開示の第１の実施形態の製造方法を説明する。図５（ａ）には、図３のプロセス３１～３３により、コア層に分極反転周期Ｌを有する一つの周期分極反転領域５１が形成された接合基板５０が示されている。この例では、プロセス３４において、図５の線５２、５３により示す光導波路コアの形成位置に光導波路コアをそれぞれ作成した場合を説明している。図５の周期分極反転領域５１は、図４と同様に一つの分極反転周期で図面の左から右に一次元に分極反転させた周期分極反転構造を備えている。

光導波路コア基板、または、接合される基板に用いる材料としては、ＬｉＮｂＯ_３（ニオブ酸リチウム）、ＫＮｂＯ_３（ニオブ酸カリウム）、ＬｉＴａＯ_３（タンタル酸リチウム）、ＬｉＮｂ（ｘ）Ｔａ（１－ｘ）Ｏ_３（０≦ｘ≦１）（不定比組成のタンタル酸リチウム）、またはＫＴｉＯＰＯ_４（チタン酸リン酸カリウム）、さらに、それらにＭｇ（マグネシウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｃ（スカンジウム）、またはＩｎ（インジウム）から選ばれる少なくとも１つを添加物として含有している材料であることが望ましい。

この例では、周期分極反転領域に形成する光導波路コアを分極反転領域に対する交差角度を角度θ２で形成した光導波路コア５２と、角度θ１で形成した光導波路コア５３と、角度０度で形成した光導波路コア５４とを一つの接合基板の光導波路コア層の周期分極反転領域に形成した場合の各導波路コア層が形成される場所を各線により示している。

図５の線５２ないし５４で示される形成位置に形成された光導波路コア５２，５３，５４は、図５（ｂ）で示されるように、周期分極反転領域に形成される部分の分極反転領域に対する交差角度を異ならせることにより、分極反転周期Ｌとは異なる分極反転周期の周期分極反転構造を備える波長変換素子を製造することが可能となっている。

この説明から明らかなように、この第１の実施形態の製造方法では、図３のプロセス３４において、光導波路コア層に形成する光導波路コアの分極反転領域に対する交差角度を選択して形成することにより分極反転周期Ｌとは異なる光導波路コアを持つ波長変換素子を形成可能である。したがって、例えば、図３のプロセス３１～３３において発生する加工誤差に対応して、プロセス３４の段階で、分極反転領域の分極反転周期が調整された波長変換素子を作成することが可能となった。なお、これに限らず、分極反転領域に対する交差角度が異なる光導波路コアを複数有する波長変換素子を作製し、波長変換装置に実装する際に、そのうちのいずれかを選択することにより、離散的に分極反転周期を選択することが可能な波長変換素子を作成することも可能である。

（第２の実施形態）
図６は、本開示の第２の実施形態の製造方法について説明するための概略図である。本開示の第２の実施形態の製造方法では、図６に示すように、図３に示したプロセス３２において、光導波路コア基板に少なくとも２つ以上の分極反転周期の異なる複数の周期分極反転領域を、分極境界線の方向にアレイ状に形成しておき、どの分極反転周期の周期分極反転領域を用いて光導波路コアを形成するかを、後の工程であるプロセス３４において選択できるようにしたことを特徴としている。

なお、プロセス３２において、例えば、光導波路コア基板の表面に複数の分極反転周期の異なる周期分極反転領域パターンに対応した電極を形成することで、複数の分極反転領域を一つの光導波路コア基板に形成することが可能である。

図６には、第２の実施形態の製造方法を説明するための例示として、光導波路コア層に３つの周期分極反転領域６１，６２，６３が形成された接合基板６０が示されている。各周期分極反転領域は、いずれも図の左から右に一次元に分極反転させた周期分極反転構造を備えている。この例では、各周期分極反転領域の分極反転周期は異なっており、周期分極反転領域６１、６２，６３の分極反転周期長は、それぞれＬ１，Ｌ２、Ｌ３であり、各周期の関係は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３に設定されている。

さらに、図６においては、接合基板６０において、周期分極反転領域６１上を通過して形成される光導波路コア６４と、周期分極反転領域６２上を通過して形成される光導波路コア６５と、周期分極反転領域６２上を通過して形成される光導波路コア６６が形成される位置を、線６４ないし６６として示している。第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、プロセス３１～３３の後の工程であるプロセス３４により光導波路コア６４ないし６６のいずれかの位置を選択して光導波路コアを形成している。

この第２の実施形態では、プロセス３４において、光導波路コアを形成する位置を選択すること、すなわち、光導波路コアが通過する周期分極反転領域を選択することにより、どの周期分極反転領域を用いて光導波路コア層を形成するかを選択することができる。その結果一つの基板により、異なる分極反転周期の周期分極反転構造を備える光導波路コアを備える波長変換素子を作製することが可能となる。

したがって、例えば、図３のプロセス３１～３３において発生する加工誤差に対応して、プロセス３４の段階で、分極反転領域の分極反転周期が調整された波長変換素子を作成することが可能となった。

なお、所望の周期分極反転領域を選択するために光導波路コアを形成する位置を合わせる場合に、例えば位置合わせマーカを用いて、光導波路コアを形成する位置を合わせることもできる。また、これに限らず、光導波路コア６４ないし６６を複数有する波長変換素子を作製し、波長変換装置に実装する際に、そのうちのいずれかを選択することにより、離散的に分極反転周期を選択することが可能な波長変換素子を作成することも可能である。

以上のとおり、この第２の実施形態の製造方法を用いることで、歩留まりを高めて、所望の光学特性を有する波長変換素子を得ることが可能となる。

図６では、異なる分極反転周期をもつ周期分極反転領域の数が３つのものが例示されているが、周期分極反転領域の数は、少なくとも２つ以上であればよく、必要となる分極反転周期の調整範囲を離散的に調整できる分だけあればよい。この場合、周期分極反転領域の個数は、多い方がより微調整が可能であるため望ましい。また、各周期分極反転領域の分極反転周期長の間隔は、等間隔である必要はない。例えば、より微調整を必要とする周期範囲については、分極反転周期の周期長間隔が短い複数の周期分極反転領域を形成し、その他の周期範囲については、分極反転周期の周期長間隔を長く設定した複数の周期分極反転領域を形成することにより、実用的により、所望の分極反転周期に調整することが可能となる。

つぎに、図７を参照して、本開示の第２の実施形態の製造方法の別の態様を説明する。図７と図６との間で相違する点は、図６の例では、周期分極反転領域を選択するために形成される各光導波路コアはいずれも直線状に形成されており入出力端の形成位置が異なっているのに対して、図７の態様では、各光導波路コアの入出射端が形成される位置を固定している点である。

図７示す態様においても、図６と同様に、図３に示したプロセス３２において、光導波路コア基板に少なくとも２つ以上の分極反転周期の異なる複数の周期分極反転領域を分極境界線の方向にアレイ状に形成しておき、どの分極反転周期の周期分極反転領域を用いて光導波路コアを形成するかを、後の作製工程であるプロセス３４において選択するものである。

図７に示されている接合基板６０は、図６と同じである。図７においても、接合基板６０の光導波路コア層には、３つの周期分極反転領域６１，６２，６３が形成されている。各周期分極反転領域は、いずれも図の左から右に一次元に分極反転させた周期分極反転構造を備えるものであり、周期分極反転領域６１、６２，６３の分極反転周期は、それぞれＬ１，Ｌ２、Ｌ３であり、各周期の関係は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３に設定されている。

図７の線７４，７５，７６により示されているように、この態様では、プロセス３４において光導波路コア７４，７５，７６のいずれを形成する場合でも、形成される光導波路コアの入出力端の位置が同じとなるように形成される。

この態様の製造方法によれば、後工程プロセスであるプロセス３４において、光導波路コアを形成する位置を選択、決定することにより分極反転周期の異なる周期分極反転構造を備えた光導波路コアを備えた波長変換素子を入出力光の位置が決まっている同じ光導波路チップ形状で実現することが可能となる。その結果、波長変換素子としての光学特性を所望の光学特性に、調整、制御することが可能となる。

図７の態様においても、周期分極反転領域の数や複数の周期分極反転領域間での分極反転周期長の間隔の設定についての考え方は図６の第２の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

さらに、図８を参照して本開示の第２の実施形態のもう一つの態様を説明する。図６および図７と、図８の態様との相違は、図６および図７では、プロセス３４において形成される光導波路コアは１つの周期分極反転領域上を通過するように形成されているのに対して、この図８の例は、複数の周期分極反転領域上を通過して形成されていることである。

この態様の製造方法も、図３に示したプロセス３２において、光導波路コア基板に少なくとも２つ以上の分極反転周期の異なる複数の周期分極反転領域を分極境界線の方向にアレイ状に形成し配置しておき、どの分極反転周期の分極反転周期領域を用いて光導波路コアを形成するかを、後の作製工程であるプロセス３４において選択するものである。

図８（ａ）に示すように、この例では、プロセス３２において接合基板の光導波路コア層に複数の異なる分極反転周期をもつ周期分極反転領域８１，８２が形成されている。各周期分極反転領域は、いずれも図の左から右に一次元に分極反転させた周期分極反転構造を備えるものであり、周期分極反転領域８１、８２の分極反転周期は、それぞれＬ１，Ｌ２に設定されており、各周期の関係は、Ｌ１＞Ｌ２に設定されている。

図８（ａ）の線８４，８５により示されているように、この例では、プロセス３４において、光導波路コア８４を形成する製造方法の例を示している。図８（ａ）の線８４に示すように光導波路コア８４を形成することにより、図８（ｂ）のように、２つの異なる周期分極反転領域８１、８２を横断する個所では、若干の脈波的な分極反転周期の乱れが発生するものの、局所的に分極反転周期が異なる周期分極反転構造を有する光導波路コアを形成することが可能となる。

このように、一つの光導波路コアを複数の異なる分極反転周期をもつ周期分極反転領域上を通過するように形成することにより、光導波路コアが有する周期分極反転構造の局所的な分極反転周期の調整制御が可能となる。

図８の例では、説明を簡単にするために、２つの分極反転周期の異なる周期分極反転領域を形成した例を示したが、周期分極反転領域を３以上形成し、それぞれの周期分極反転領域間を横断するように形成してもよい。また、周期分極反転領域の数は、必要となる分極反転周期の調整範囲を離散的に調整できる分だけあればよい。この場合、周期分極反転領域の個数は、多い方がより微調整が可能であるため望ましい。また、各周期分極反転領域の分極反転周期の間隔は、等間隔である必要はない。

さらに、この例では、光導波路コア８４は、周期分極反転領域８２から８１に横断し、その後８１から８２に横断するように形成しているが、横断回数や横断する場所についても、必要となる分極反転周期の調整範囲に応じて適宜設定すればよい。

以上のように、この例では、プロセス３４において、光導波路コアを形成する位置を選択して、光導波路コアが通過する周期分極反転領域を局所的に選択して光導波路コア層を形成することができる。その結果一つの基板により、局所的に異なる分極反転周期の周期分極反転構造を備える光導波路コアを備える波長変換素子を作製することが可能となる。

したがって、例えば、図３のプロセス３１～３３において発生する加工誤差に対応して、プロセス３４の段階で、分極反転領域の分極反転周期が局所的に調整された波長変換素子を作製することが可能となった。

（第３の実施形態）
図９は、本開示の第３の実施形態の製造方法を説明するための概略図である。本開示の第３の実施形態の製造方法では、図３に示したプロセス３２において、光導波路コア基板に、異なる分極反転周期の分極反転構造を備える少なくとも４つ以上の周期分極反転領域を、分極境界線の方向だけでなく、分極境界線に対して垂直の方向にも複数形成した２次元アレイ状の配置となるように形成しておき、どの周期分極反転領域を用いて光導波路コアを形成するかを、後の作製工程であるプロセス３４において選択するようにしたものである。

図９（ａ）には、第３の実施形態の製造方法を説明するための例示として、光導波路コア層に分極境界線の方向に３個、分極境界線に対して垂直の方向に３個の３×３で２次元アレイ状に配置した９個の周期分極反転領域９１１ないし９１３、９２１ないし９２３、および９３１ないし９３３が形成された接合基板９０が示されている。各周期分極反転領域は、いずれも図の左から右に一次元に分極反転させた周期分極反転構造を備えている。この例では、それぞれの周期分極反転領域は、図中Ａ～Ｃの各パターンで示すように、３つの異なる分極反転周期をもつ分極反転構造Ａ、Ｂ，Ｃのいずれかで形成されている。分極反転構造Ａ，Ｂ、Ｃは、それぞれ分極反転周期長がＬ１、Ｌ２、Ｌ３であり、各周期の関係は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３に設定されている。

さらに、図９（ａ）においては、接合基板９０において、周期分極反転領域９１１ないし９１３上を通過して形成される光導波路コア９４と、周期分極反転領域９２１ないし９２３上を通過して形成される光導波路コア９５と、周期分極反転領域９３１ないし９３３上を通過して形成される光導波路コア９６が形成される位置を、線９４ないし９６により示している。第３の実施形態においても、プロセス３１～３３の後の工程であるプロセス３４により光導波路コア９４ないし９６のいずれかを形成している。

この例では、光導波路形成位置９４ないし９６により選択される周期分極反転領域９１１ないし９１３、９２１ないし９２３、および９３１ないし９３３は、それぞれ３つの分極反転周期が異なる分極反転構造Ａ、Ｂ，Ｃより構成される領域を含んでおり、３つの分極反転構造Ａ，Ｂ，Ｃからなる領域の図中の左から右の順番が互いに異なっている。

したがって、この実施形態によれば、プロセス３４において、光導波路コアを形成する位置を選択することにより、分極反転領域９１１ないし９１３、９２１ないし９２３、または９３１ないし９３３を用いて光導波路コアを形成するかを選択することができる。その結果、一つの基板により、局所的に分極反転周期が異なる分極反転構造を備えた光導波路コアであって、分極反転周期の局所的分布が異なる光導波路コアを備える波長変換素子を作製することが可能となる。

図９（ｂ）には、図９（ａ）で示される各線９４ないし９６に対応する位置に形成される光導波路コアの周期分極反転領域の分極反転周期の局所分布が同じ線の種類を用いて示されている。図９（ａ）の線９４で示される位置が選択されて形成される光導波路コアは、図９（ｂ）の線９４により示される分極反転周期の局所分布を持つ。線９５、９６に示される位置を選択して形成される光導波路コア９５、９６の分極反転周期の局所分布も同様に示されている。

したがって、例えば、過去の製造工程における加工誤差から生じた光導波路コア層の膜厚分布データなどに基づいて、補正対象として想定される膜厚分布変動に対応して補正が必要となる局所的な分極反転周期に対応した複数のパターンの周期分極反転領域を基板上に２次元的に配置しておくことにより、加工誤差により生じることが想定される膜厚分布変動パターンに対応した分極反転周期の局所分布を備えた光導波路コアを有する波長変換素子を作製することが可能となった。また、この例においては、光導波路コアの形成位置を９４ないし９６のいずれを選択しても、形成される光導波路コアは、3種類の分極反転構造Ａ，Ｂ，Ｃからなる領域が一つずつ含まれていることから、膜厚などの局所的変化がなく、光導波路コアの実効屈折率が、分極反転周期９１１～９３３で、全て同じであれば、各光導波路コア９４～９６で、同じ位相整合条件を満たすような光導波路が得られることになる。

図９では、接合基板９０に配置される周期分極反転領域を３×３で２次元アレイ状に配置したものを示したが、接合基板９０に配置される周期分極反転領域は、２×２の４個でもよく、それ以上であってもよいし、分極境界線方向（図の上下方向）と分極境界線方向と垂直な方向（図の左右方向）に配置する数は異なっていてもよい。接合基板９０に配置される周期分極反転領域の数は、補正対象として想定される膜厚分布変動パターンに応じて適宜選択すればよい。図９では、分極反転周期長が異なる分極反転構造の種類を３種類としたものを示したが、４種類以上であってもよい。この際、分極反転周期長が異なる分極反転構造の種類を多く用意することで、膜厚分布パターンに対応して分極反転周期の局所分布を細かに調整することが可能となる。また、異なる分極反転周期の分極反転構造の種類間の分極反転周期長の間隔は、等間隔である必要はない。さらに、図９では、光導波路コアの形成位置により選択される周期分極反転領域は、いずれも３種類の分極反転周期の異なる分極反転構造からなる周期分極反転領域により構成されているものであったが、選択される周期分極反転領域を構成する分極反転構造の種類は同じでなくてもよい。また、予め用意されている分極反転周期構造の種類の中から、一部のものを選択して構成するようにしてもよい。図９では、光導波路コアを形成する位置は、９４ないし９６の３種類としているが、２種類以上であればよく、４種類以上であってもよい。なお、これに限らず、光導波路コア９４ないし９６を複数有する波長変換素子を作製し、波長変換装置に実装する際に、そのうちのいずれかを選択することにより、離散的に分極反転周期を選択することが可能な波長変換素子を作成することも可能である。

次に、図１０を用いて第３の実施形態の製造方法の別の態様を説明する。図１０と図９との間で相違する点は、図９の態様では、周期分極反転領域を選択するために形成される各光導波路コア９４ないし９６はいずれも直線状に形成されており入出力端の形成位置が異なっているのに対して、図１０の態様では、各光導波路コアの入出射端が形成される位置を固定している点である。図１０に示される接合基板９０は、図９に示すものと同じものであり、同じ符号を付しているものは図９と同じであるので、ここでの説明は省略する。

図１０の線１０４，１０５，１０６により示されているように、この態様の製造方法においては、プロセス３４において光導波路コア１０４，１０５，１０６のいずれを形成する場合でも、形成される光導波路コアの入出力端の位置が同じとなるように形成される。この態様の製造方法によれば、図１０と同様に、一つの基板により、局所的に分極反転周期が異なる分極反転構造を備えた光導波路コアであって、分極反転周期の局所的分布が異なる光導波路コアを備える波長変換素子を、入出力光の位置が決まっている同じ光導波路チップ形状で実現することが可能となる。図１０においても、接合基板９０に配置される周期分極反転領域の数や、用いられる周期の異なる分極反転構造の種類の数、配置順序などについての考え方は図９の第３の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

（第４の実施形態）
図１１は、本開示の第４の実施形態の製造方法を説明するための概略図である。本開示の第４の実施形態では、図３に示したプロセス３２において、第３の実施形態と同様に、周期分極反転領域を２次元アレイ状の配置となるように形成しておき、プロセス３４において、光導波路コアを形成する位置を選択して光導波路コアが通過する分極反転領域を決定することで、どの周期分極反転領域を用いて光導波路コアを製造するかを決定するようにしている。第４の実施形態では、プロセス３４において、光導波路コアを形成する位置を、分極反転領域に対する交差角度を０度だけでなく所定の角度となる経路に決定することを特徴としている。

第２の実施形態や第３の実施形態では、選択される周期分極反転領域の分極反転周期長を直接利用するのみであった。これに対して、第４の実施形態では、第１の実施態様で説明したように、周期分極反転領域上を通過する光導波路コアの分極反転領域に対する交差角度θを変化させることによって、１／COS(θ)倍に分極反転周期を延伸させる効果を利用している。このように、第４の実施形態では、２次元アレイ状に配置した周期分極反転領域がそれぞれ有する分極反転周期を利用するだけでなく、離散的な周期分極反転領域間の分極反転周期の値の微調整をも行うことを可能としている。

図１１では、接合基板１１０に、６×４の２次元アレイ状に、３種類の周期長Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の分極反転周期が異なる分極反転構造Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかにより構成される２４個の分極反転領域を配置した例が示されている。この第４の実施形態の製造方法においても、図３に示したプロセス３２により、光導波路コア基板に、図１１に示す複数の周期分極反転領域を形成している。図１１の２４個の分極反転領域は、図から明らかなように、隣接する周期分極反転領域が、それぞれ異なる分極反転周期となるように配置されている。また図の上下方向（分極境界線に平行な方向）と左右方向（分極境界線と垂直の方向）に分極反転構造Ａ，Ｂ，Ｃから構成される３種類の分極反転領域が、同じ繰り返しパターンとなるように配置している。これらの周期分極反転領域は、図面の左から右に一次元に分極反転させた周期分極反転構造を備えている。

さらに、図１１においては、図３に示すプロセス３４において、接合基板１１０の光導波路コア層に形成される光導波路コア１１４ないし１１６が形成される位置を、線１１４ないし１１６として示している。第４の実施形態の製造方法においても、第１ないし第３の実施形態の製造方法と同様に、プロセス３１～３３の後の工程であるプロセス３４により光導波路コア１１４ないし１１６のいずれかを形成している。

図１１の線１１４で示す位置に形成される光導波路コア１１４は、同じ分極反転周期Ｌ３をもつ周期分極反転構造Ｃにより構成された周期分極反転領域を同じ分極反転領域交差角度で形成された分極反転構造を備えるものとして形成される。したがって、この場合には、分極反転領域交差角度がθである場合には、分極反転周期長がＬ３／COS(θ)の分極反転構造を有する光導波路コアを形成することが可能となる。また、図１１の線１１５や１１６のように、周期分極反転領域を通過する光導波路コアの一部分のみの分極反転領域交差角度を所定の角度θとして光導波路コアの形成位置を選択するようにすることで局所的に分極反転周期が異なる周期分極反転構造を備える光導波路コアを形成することができる。

このように、本開示の第４の実施形態では、プロセス３４において、光導波路コアを形成する位置を選択することで、光導波路コアを形成する周期分極反転領域を選択するとともに、選択された周期分極反転領域との分極反転領域交差角度θを調整することを可能としている。

本開示の第４の実施形態では、プロセス３４において、光導波路コアの周期分極反転周期長の局所分布の調整をより自由に行うことが可能となる。例えば、図１２（ａ）では、線１２４ないし１２６で示すように、各線１２４ないし１２６の形成位置は、それぞれ、光導波路コアの形成位置を同じ分極反転周期構造により構成された周期分極反転領域を光導波路コアが所定の分極反転領域に対する交差角度で通過するように光導波路コアを形成するように設定されている。例えば、線１２４の形成位置を選択することにより光導波路コアが形成される位置の周期分極反転領域は、いずれも分極反転周期がＬ１である分極反転構造Ａにより構成されたものである。線１２４に示す位置に形成される光導波路コアは、分極反転領域に対する交差角度が所定角度θで形成される。線１２５および線１２６で示す位置に形成される光導波路コアは、それぞれ選択される分極反転領域の分極反転周期がＬ２、Ｌ３である点を除き、同様である。したがって、図１２（ｂ）の１２４ないし１２６で示されるように、線１２４ないし１２６の位置に形成される光導波路コア１２４ないし１２６は、分極反転周期が、各周期Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３）よりも、一定でかつ、大きな分極反転周期Ｌ４，Ｌ５、Ｌ６を示すことになる。

また、例えば、図１３（ａ）の線１３４ないし１３６で示すように光導波路コアの形成位置を光導波路コアがなるべく分極反転領域交差角度が０度になるように周期分極反転領域上を通過するように選択してもよい。この場合、図に示すように、周期分極反転領域間においては、光導波路コアを形成する位置は、Ｓ字曲線でつなぐように選択される。

図１３（ｂ）には、プロセス３４において、各線１３４ないし１３６に示す位置に形成された光導波路コア１３４ないし１３６の分極反転周期が示されている。図１３（ｂ）の１３４ないし１３６で示されるように、図１３（ａ）の線１３４ないし１３６で示す位置に形成される光導波路コア１３４ないし１３６は、それぞれＳ字曲線の個所では、分極反転領域に対する交差角度が０度ではないから、若干の脈波的な分極反転周期の乱れが発生しているが、概ねそれぞれの分極反転周期をＬ１，Ｌ２，Ｌ３に設定されている。このように、周期分極反転領域間において光導波路コアを形成する位置をＳ字曲線でつなぐ場合は、分極反転領域に対する交差角度を０度以外の任意の角度に設定することも可能である。

なお、この実施形態では、接合基板１１０に配置される周期分極反転領域を６×４の２次元アレイ状に配置したものを示したが、接合基板に配置される周期分極反転領域の数は、それ以外であってもよい。接合基板１１０に配置される周期分極反転領域の数は、補正対象として想定される膜厚分布変動パターンに応じて適宜選択すればよい。また分極反転周期長が異なる分極反転構造の種類を３種類としたものを示したが、４種類以上であってもよい。この際、分極反転周期長が異なる分極反転構造の種類を多く用意することで、膜厚分布パターンに対応して分極反転周期の局所分布を細かに調整することが可能となる。また、異なる分極反転周期の分極反転構造の種類間の分極反転周期長の間隔は、等間隔である必要はない。

次に図１４を参照して、本開示の第４の実施形態の製造方法の別の態様を説明する。図１４（ａ）に示されているように、この態様では、接合基板１４０に、４×６の２次元アレイ状に、３種類の周期長Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の分極反転周期が異なる分極反転構造Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかにより構成される２４個の分極反転領域が、図３のプロセス３２において光導波路コア基板上に形成される。

図１４に示す複数の周期分極反転領域は、隣接する周期分極反転領域が、それぞれ異なる分極反転構造となるように配置されている。また、図の上下方向（分極境界線に平行な方向）に分極反転構造Ａ，Ｂ，Ｃから構成される３種類の分極反転領域が、Ａ，Ｂ，Ｃで繰り返し、図の左右方向（分極境界線に垂直な方向）に、１つずつ上下にずれた２つの配列を左右方向に３組繰り返すパターンで設定されている。このような分極反転領域の配置を用いた場合には、図１４（ａ）の線１４４１で示すようなジグザグに折れ曲がった導波路コアの形成位置を選択することにより、周期分極反転周期が同じ分極反転領域（線１４４１では分極反転構造Ａから構成される分極反転領域）を通過し、分極反転領域に対する交差角度を概ね所定の角度とした経路を用いて光導波路コアを形成することができる。

このような経路の位置に形成された光導波路コアは、図１４（ｂ）の１４４１のように、光導波路コアの折れ曲がり部分では、若干の脈波的な分極反転周期の乱れは発生するが、概ね分極反転領域に対する交差角度に応じてＬ１よりも長い分極反転周期長を有するものとなる。図１４（ａ）の線１４４２で示す導波路コアの形成位置を選択した場合には、線１４４１を選択した場合よりも分極反転領域に対する交差角度は小さくすることができる。図１４（ｂ）に示すように、この経路の位置に形成された光導波路コアの分極反転周期は、１４４１よりも小さな周期長を有するものとなる。１４５１、および１４５２，１４６１および１４６２についても分極反転周期の周期長の大きさが、Ｌ２，Ｌ３を基準に変化する点以外は同様である。

以上のとおり、この態様は、２次元アレイ状に配置した分極反転領域それぞれ有する分極反転周期を利用するだけでなく、離散的な各周期分極反転領域間の分極反転周期の値の微調整をも行うことを可能としている。

なお、この態様においても、図１３で説明した例のように、周期分極反転領域間において光導波路コアを形成する位置をＳ字曲線でつなぐようにした経路を用いて、光導波路コアの形成位置を光導波路コアがなるべく周期分極反転領域交差角度が０度になるように周期分極反転領域上を通過するように選択するようにしてもよい。また、接合基板に配置される周期分極反転領域の数や分極反転周期の異なる周期分極反転構造の種類の数についての考え方や光導波路コア基板や接合される基板の材料については図１１の実施形態の製造方法と同様であるので、ここでの説明は省略する。

さらに図１５を参照して、本開示の第４の実施形態の製造方法のもう一つの態様を説明する。図１５（ａ）に示されているように、この態様では、接合基板１５０に、８×１１の２次元アレイ状に、３種類の周期長Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３）の分極反転周期が異なる分極反転構造Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかにより構成される８８個の分極反転領域が、図３のプロセス３２において光導波路コア基板上に形成される。

図１５（ａ）に示す複数の周期分極反転領域は、３種類の周期分極反転領域が左から６番目の列１５１を中心として対称となるように配置している。また、この態様でも隣接する周期分極反転領域がそれぞれ異なる分極反転周期となるように配置するとともに、図の上下方向（分極境界線に平行な方向）に同じ繰り返しパターンとなるように、図の左右方向（分極境界線に垂直な方向）には、列１５１から左右方向に同じ繰り返しパターンとなるように配置している。例えば、基板材料とコア材料の弾性率（ヤング率）や熱膨張係数が異なり、プラズマや熱接合などの温度変化を経て貼り合せ基板を作製する場合、基板（ウエハ）の中心対称に反りが発生し易い。そのため、基板の研削、研磨後に、基板（ウエハ）の中心対称に膜厚変化する傾向が経験的に発生し易いため、図１５（ａ）に示すように中心対称に近い配列にすることは、貼り合せ基板による波長変換素子の作製の際に有用である。
さらに、図１５（ａ）においては、図３に示すプロセス３４において、接合基板１５０の光導波路コア層に形成される光導波路コア１５４ないし１５６が形成される位置を、線１５４ないし１５６として示している。この態様の製造方法においても、上述の各実施形態の製造方法と同様に、プロセス３１～３３の後の工程であるプロセス３４により光導波路コア１５４ないし１５６のいずれかを形成している。

図１５（ａ）の線１５４ないし１５６で示す位置を選択して光導波路コアを形成することにより図１５（ｂ）に１５４で示すように、線１５４を選択して形成した光導波路コアは、中央部で下に凸の形状を有する分極反転周期の局所分布をもったものとなる。同様に、線１５５を選択して形成した光導波路コアは、中央部で上に凸の形状を有する分極反転周期の局所分布をもつものとなり、また線１５６を選択して形成した光導波路コアは、右側のみに上に凸の形状を有する分極反転周期の局所分布をもつ光導波路コアとなる。この例においても、接合基板に配置される周期分極反転領域の数や分極反転周期の異なる周期分極反転構造の種類の数についての考え方や光導波路コア基板や接合される基板の材料については図１１の実施形態の製造方法と同様であるので、ここでの説明は省略する。

以上のとおり、本開示の第４の実施形態の製造方法では、接合基板を形成するプロセスにおいて、予め形成する周期分極反転領域の配置と、その後の光導波路を形成するプロセスにおいて、光導波路コアの形成位置を選択することによって、任意の分極反転周期の変化を、光導波路コア加工する後プロセスの段階で、選択、調整、制御することが可能となる。その結果一つの基板により、局所的に異なる分極反転周期の周期分極反転構造を備える光導波路コアを備える波長変換素子を作製することが可能となる。

以下、本開示を実施例により更に具体的に説明するが、本開示はこれら実施例に限定されない。
（実施例１）
実施例１として、本開示の第１の実施形態の製造方法により光波長変換素子を作製した。
実施例１では、図３のプロセス３１，３２により、図５（ａ）に示した分極反転領域を光導波路コア基板に形成した。具体的には、Ｚ軸カットのＬｉＮｂＯ_３基板の表裏面を塩化リチウム水溶液に浸し、ＤＣ１ｋＶ以上に電圧印加することによって、ＬｉＮｂＯ_３の分極ドメインを基板全面に揃え、一方の面に、３０×３０ｍｍ角の周期分極反転パターンの数μｍ厚のフォトレジストパターンを形成し、フォトレジストを形成した面の全面にＡｕ金属膜を堆積した。その後、再度、表裏面を塩化リチウム水溶液に浸し、ＤＣ１ｋＶ以上に電圧印加することで分極反転させることによって、３０×３０ｍｍ角の大きさの周期分極反転領域を有するＬｉＮｂＯ_３基板（光導波路コア基板）を作製した。

その後、プロセス３３で、接合基板を作製した。具体的には、上記のＬｉＮｂＯ_３基板を、Ｚ軸カットＬｉＴａＯ_３基板と貼り合せ、研削、研磨によって薄膜化することにより、部分的な３０×３０ｍｍ角の周期分極反転領域を有する光導波路コア層付き基板である接合基板を作製した。

そして、プロセス３４で、図５（ａ）に例示される周期分極反転領域に対する交差角度を所定角度とした光導波路コアパターンをフォトレジストによって形成し、Ａｒプラズマによるドライエッチング加工により、リッジ形状の光導波路を作製した。実施例１では、比較のために、光導波路を図５（ａ）の線５２，５３，５４により示されるぞれぞれの位置に光導波路コアを作製した。

光導波路の光学特性の評価は、先端を先球加工した偏波保持ファイバを利用して光接続を行い、波長可変光源、ＳＣ光源、光スペクトルアナライザなどを用いて、１５５０ｎｍ付近の透過損失スペクトルと、７７５ｎｍ付近の２次高調波光（ＳＨＧ光、（SHG：Second Harmonic Generation））の発光スペクトルを評価した。その結果、同じ周期分極反転領域により形成した光導波路であっても、分極反転領域に対する交差角度が異なる光導波路を比較した結果、交差角度が大きくなるに従い、ＳＨＧ光波長も長波長化する結果が得られた。この結果から、光導波路コアを形成するプロセス３４において分極反転領域に対する交差角度を選択することにより、波長変換光が制御できることが示された。したがって、光導波路コアの有する分極反転構造の分極反転周期を調整することにより誤差を補償することができることが示された。

（実施例２）
つぎに図１６を参照して実施例２を説明する。実施例２として、第４の実施形態の製造方法により波長変換素子を製造した。図３のプロセス３１，３２において、図１６の示す６×４の２次元アレイ状に２４個の周期分極反転領域を光導波路コア基板に形成した。具体的には、上述した実施例１と同様に、Ｚ軸カットのＬｉＮｂＯ_３基板の表裏面を塩化リチウム水溶液に浸し、ＤＣ１ｋＶ以上に電圧印加することによって、ＬｉＮｂＯ_３の分極ドメインを基板全面に揃えた。

そして、一方の面に、面内サイズが１０ｍｍ×５ｍｍであり、図１６に示すように、６×４の２次元アレイ状に、３種類の周期長Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の分極反転周期が異なる分極反転構造Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかにより構成される２４個と、図１６の導波路コア１６７を形成する位置に、比較対象として周期長Ｌ２を有する一つの分極反転領域に対応したパターンで配置した数μｍ厚のフォトレジストパターンを形成し、フォトレジストを形成した面の全面にＡｕ金属膜を堆積した。

その後、再度、表裏面を塩化リチウム水溶液に浸し、ＤＣ１ｋＶ以上の電圧印加で分極反転させることによって、図１６に示すような配置の複数の周期分極反転領域を備える４０ｍｍ×３０ｍｍ角の領域を有するＬｉＮｂＯ_３基板（光導波路コア基板）を作製した。但し、比較対象のため、基板の一部に、図１６に示すように４０ｍｍ×５ｍｍの分極反転周期がＬ２周期分極反転領域も作製した。この実施例では、分極反転周期Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、それぞれ１６．９μｍ、１７．０μｍ、１７．１μｍに設定した。

その後、プロセス３３により、ＬｉＮｂＯ_３基板を、Ｚ軸カットＬｉＴａＯ_３基板と貼り合せ、研削、研磨によって薄膜化することにより、約６μｍ厚の光導波路コア層付き基板（接合基板）を作製した。なお、この実施例の接合基板の光導波路コア層に形成された２４個の分極反転領域の配置は、図１１に示した配置と同じである。図１６では、接合基板１６０上に形成される周期分極反転領域の分極反転構造の分極反転境界の線の向きは、基板の各辺に対して角度をもって形成されている点で、図１１に示したものと相違している。この相違により、周期分極反転領域に対する交差角度を所定の角度で光導波路コアを形成する場合でも、直線状の光導波路コアパターンで形成することができる。

このようにして得られた接合基板を用いて、プロセス３４で、図１６に示されている光導波路コアの形成位置１６４、１６５、１６６のそれぞれの位置に対応した直線状光導波路コアのパターンをフォトレジストによって形成し、Ａｒプラズマによるドライエッチング加工により、図１５の線１６４、１６５、１６６の位置にリッジ形状の光導波路コアを作製した。また、比較用に線１６７の位置にリッジ形状の光導波路コアを作製した。

光導波路の光学特性の評価は、上記の実施例１と同様に、先端を先球加工した偏波保持ファイバを利用して光接続を行い、波長可変光源、ＳＣ光源、光スペクトルアナライザなどを用いて、１５５０ｎｍ付近の透過損失スペクトルと、７７５ｎｍ付近の２次高調波光（ＳＨＧ光、（SHG：Second Harmonic Generation））の発光スペクトルを評価した。

その結果、実施例２においては、図１６の線１６７の位置に形成された比較対象の光導波路の光導波路ＳＨＧ光ピークよりも、図１６の線１６５の位置に形成された光導波路のＳＨＧ光波長が長波長化する結果が得られた。これは、所定の周期分極反転領域に対する交差角度で形成された光導波路は分極反転周期が長周期化することによる。

また、線１６４、線１６５、線１６６のそれぞれの位置に形成された光導波路のＳＨＧ波長光も分極反転周期が、１６４＜１６５＜１６６と順次長波長化する結果が得られた。この結果から、光導波路コアを形成するプロセス３４において、光導波路コアを形成する位置を選択することにより光導波路コアを形成する周期分極波長領域を選択し、さらに光導波路の周期分極反転領域に対する交差角度を調整することにより、波長変換光が制御できることが示された。したがって、光導波路コアの有する分極反転構造の分極反転周期を調整することにより誤差を補償することができることが示された。

以上説明したように、本開示によれば、光導波路コアを形成する工程の前の工程において生じる光導波路コア層の膜厚分布などを原因とする波長変換光の光学特性の変動を、光導波路コアを形成する工程の段階で補償することができるので、歩留まりに優れた波長変換装置の製造方法を実現することが可能となる。また、光導波路コアを形成する工程の段階で光導波路コアの有する分極反転構造の分極反転周期を少なくとも局所的に選択、調整することができることから、例えば、複数同じ波長変換特性が並んで必要なアレイ状波長変換装置を作製する場合に作製歩留まりを大きく向上できる。また、本開示の製造方法を利用して、複数の分極反転周期の異なる分極反転周期構造を有する光導波路を形成することで、より広帯域光波長帯で利用可能な波長変換装置を提供することができる。

本発明は、従来の製造方法に比べて、作製歩留まりを大きく向上できる波長変換素子の製造方法を提供することができる。

Claims

二次の非線形効果を有する少なくとも一つ以上の周期分極反転領域を含む一本の光導波路コアが形成される光導波路コア形成領域を少なくとも１つ以上有する光導波路コア基板を形成する第１の工程と、前記光導波路コア基板と、少なくとも使用光波長の範囲で前記光導波路コア基板よりも低い屈折率を有する基板とを接合して接合基板を形成し、前記光導波路コア基板を薄膜化して光導波路コア層を形成する第２の工程と、前記接合基板の前記光導波路コア層を加工して、光導波路コアを形成する第３の工程とを含む波長変換素子の製造方法であって、
前記第３の工程において、前記光導波路コア形成領域において、少なくとも１つ以上の周期分極反転領域に対する前記一本の光導波路コアの形成位置を選択することにより、形成された前記一本の光導波路コアが有する周期分極反転構造の分極反転周期を少なくとも局所的に調整することを特徴とする波長変換素子の製造方法。
前記第３の工程において、前記一本の光導波路コアの前記周期分極反転領域に対する交差角度を選択することにより、前記形成された前記一本の光導波路コアの有する周期分極反転構造の分極反転周期を少なくとも局所的に調整することを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子の製造方法。
前記第１の工程において、前記光導波路コア基板の前記光導波路コア形成領域に少なくとも２つ以上の分極反転周期が異なる周期分極反転領域を分極境界線の方向にアレイ状に配置するように形成し、前記第３の工程において、前記少なくとも２つ以上の分極反転周期が異なる周期分極反転領域から前記一本の光導波路コアを形成する周期分極反転領域を選択することにより、前記形成された前記一本の光導波路コアの有する周期分極反転構造の分極反転周期を少なくとも局所的に調整することを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子の製造方法。
前記第１の工程において、前記光導波路コア基板の前記光導波路コア形成領域に少なくとも４つ以上の分極反転周期が異なる周期分極反転領域を分極境界線に垂直な方向および平行な方向に２次元アレイ状に配置するように形成し、前記第３の工程において、前記少なくとも４つ以上の分極反転周期が異なる周期分極反転領域から前記一本の光導波路コアを形成する周期分極反転領域を選択することにより、前記形成された前記一本の光導波路コアの有する周期分極反転構造の分極反転周期を少なくとも局所的に調整することを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子の製造方法。
前記第１の工程において、前記光導波路コア基板の前記光導波路コア形成領域に少なくとも４つ以上の分極反転周期が異なる周期分極反転領域を分極境界線に垂直な方向および平行な方向に２次元アレイ状に配置するように形成し、前記第３の工程において前記少なくとも４つ以上の分極反転周期が異なる周期分極反転領域から前記一本の光導波路コアを形成する周期分極反転領域を少なくとも１つ選択し、さらに前記一本の光導波路コアの前記選択された周期分極反転領域に対する交差角度を選択することにより、前記形成された一本の光導波路コアの有する周期分極反転構造の分極反転周期を少なくとも局所的に調整することを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子の製造方法。
前記光導波路コア基板、および、前記基板には、ＬｉＮｂＯ₃（ニオブ酸リチウム）、ＫＮｂＯ₃（ニオブ酸カリウム）、ＬｉＴａＯ₃（タンタル酸リチウム）、ＬｉＮｂ_(x)Ｔａ_(1-x)Ｏ₃（０≦ｘ≦１）（不定比組成のタンタル酸リチウム）、またはＫＴｉＯＰＯ₄（チタン酸リン酸カリウム）、さらに、それらにＭｇ（マグネシウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｃ（スカンジウム）、またはＩｎ（インジウム）から選ばれる少なくとも１つを添加物として含有している材料が用いられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の波長変換素子の製造方法。