JPH03213832A - 第２高調波発生素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、変換効率の高い薄膜導波路構造の第２高調波
発生素子（以下、第２高調波発生素子をＳＨＧ素子とい
う）に関する。

（従来の技術） ＳＨＯ素子は、非線形光学効果をもつ光学結晶材料の非
線形光学効果を利用して入射された波長λのレーザーを
１／２λの波長に変換して出力する素子であって、出力
光の波長が１／２に変換されることから、光ディスク′
メモリやＣＤプレーヤ等に応用することにより、記録密
度を４倍にすることができ、また、レーザープリンタ、
フォトリソグラフィー等に応用することにより、高い解
像度を得ることができる。

従来、ＳＨＧ素子としては、高出力のガスレーザーを光
源とする、非線形光学結晶のバルク単結晶が用いられて
きた。しかし、近年光デイスク装置、レーザープリンタ
等の装置全体を小型化する要求が強いこと、ガスレーザ
ーは、光変調のため外部に変調器が必要であるため、小
型化に適していないことから、直接変調が可能で、ガス
レーザーに比べて安価で取扱が容易な半導体レーザーを
使用することができるＳＨＧ素子が要求されている。

ところで、半導体レーザーを光源とする場合、一般に半
導体レーザーの出力が数ｍＷから数十ｍＷと低いことか
ら、特に高い変換効率を得ることのできる薄膜導波路構
造のＳＨＧ素子が要求されている。

すなわち、薄膜導波路を用いた第２高調波光の発生は、
１．薄膜に集中した光のエネルギーを利用できること、
２．光波が薄膜内に閉し込められ、広がらないために、
長い距離にわたって相互作用を行わせ得ること、３．バ
ルクでは、位相整合できない物質でも薄膜のモード分散
を利用することにより位相整合ができること、などの利
点を有するからである。（深山、宮崎；電子通信学会技
術研究報告、０ＱＥ７５−　（１９７５）　、宮崎、星
野、赤尾；電磁界理論研究会資料、ＥＭＴ−７８５（１
９７８））。

（従来技術の問題点） しかしながら、薄膜導波路構造のＳＨＧ素子を得るため
には、これまで目的とする基本波レーザ波層波長におい
て、基板の素材、薄膜導液層の素材および膜厚を適宜変
化させて実験し、第２高調波が発生する条件を見出すこ
とにより、構造を決定するという、極めて非効率的な作
業が必要であった。

そこで、本発明者らは、鋭意研究した結果、基本波レー
ザ波層波長（λμｍ）、薄膜導波層の膜厚（Ｔμｍ）、
基本波レーザ波層波長（λμｍ）における基板の常光屈
折率（ｎｏｓ＋）、基本波レーザ波層波長（λμｍ）に
おける薄膜導波層の常光屈折率（ｎｌｌＦ＋）、第２高
調波波長（λμｍ／２）における基板の異常光屈折率（
ｎ＊、）および第２高調波波長（λμｍ／２）における
薄膜導波層の異常光屈折率（ｎ＊ｒ２）にある特定の関
係を満足させることにより、第２高調波を極めて効率的
に発生させることができることを新規に見出すに到り、
本発明を完成した。

また、ＳＨＧ素子の製造においては、薄膜導波層を光学
研磨することにより膜厚を調整していたが、本発明者ら
は、鋭意研究した結果、光学研磨より簡単で、面粗度を
低くできなおかつ、膜厚を均一に加工できる加工法とし
て、ドライエツチングが最適であることを見出し本発明
を完成した。

（問題を解決するための手段） 本発明は、基板上に薄膜導波層が形成されてなるＳＨＧ
素子であって、基本波レーザ波層波長（λμｍ）、Ｉ膜
導波層の膜厚（ＴｔＩｍ）、基本波レーザ波層波長（λ
μｍ）における基板の常光屈折率（１０３１）、基本波
レーザ波層波長（λμｍ）における薄膜導波層の常光屈
折率（ｎｏｒｔ　）、第２高調波波長（λμｍ／２）に
おける基板の異常光屈折率（ｎｅｓ２）および第２高調
波波長（λμｍ／２）における薄膜導波層の異常光屈折
率（ｎｏｒｔ　）が、 あるいは、 λコ のいずれかの関係式で表されるこ、１匁特徴とするＳ　
ＨＧ素子である。

ただし、上記関係式（Ａ）中のＮ１は、また、上記関係
式（Ｂ）中のＮ２は、 （ｎｏｒｔ　　　ｎｏｓ＋　　） さらに、もう一つの発明は、 基板上に薄膜導波層が形成された第２高調波発生素子を
製造するにあたり、 基板上に薄膜を形成した後、前記薄膜を、以下の関係式
（Ａ）あるいは（Ｂ）のいずれかを満たすよう、ドライ
エツチングすることにより膜厚調整して前記薄膜を薄膜
導波層とすることを特徴とする第２高調波発生素子の製
造方法である。

（ｎ　＠Ｆｌ ｎ自５２ ） （ｎａＦ□ 　ｍ５ｔ ） ただし、 Ｔμｍ：薄膜導波層の膜厚、 λμｍ＝基本波レーザ波層波長、 ｎｏｓ＋　　：基本波レーザ波層波長（λμｍ）る基板
の常光屈折率、 ｎｏｒｔ　　：基本波レーザ波層波長（λμｍ）る薄膜
導波層の常光屈折率、 におけ におけ ｎ０２　：第２高調波波長（λμｍ／２）基板の異常光
屈折率、 ｎ＊Ｆ２　　’第２高調波波長（λμｍ／２）薄膜導波
層の異常光屈折率、 における における 上記式（Ａ）中のＮ１は、 また、 上記式（Ｂ） 中のＮ２ は、 （作用） 本発明のＳＨＧ素子は、基板上に薄膜導波層が形成され
てなるものであって、基板および薄膜導波層の基本波レ
ーザ光に対する常光屈折率、および第２高調波に対する
異常光屈折率、薄膜導波層の厚さを、前記関係式（Ａ）
あるいは（Ｂ）を満たす構造とすることにより、特定の
基本波レーザ光に対する第２高調波光を発生させること
ができる。

本発明のＳＨＧ素子の構造は、Ｓ板上に薄膜導波層が形
成されてなるものであることが必要である。

その理由は、基板上に薄膜導波層が形成されたＳＨＧ素
子における第２高調波光の発生は、薄膜に集中した光の
エネルギーを利用できることや光波がｙＩ膜内に閉じ込
められ、広がらないために、長い距離にわたって相互作
用を行わせ得ることなどの利点を有しているばかりでな
く、従来用いられているバルクを使用したＳＨＧ素子で
は、位相整合できない物質でも薄膜のモード分散を利用
することにより位相整合ができることなどの利点を有す
るからである。

本発明のＳＨＧ素子は、基本波レーザ波層波長（λμｍ
）、薄膜導波層の膜厚（Ｔ／７ｍ）、基本波レーザ波層
波長（λμｍ）における基板の常光屈折率（ｎｏｓ＋）
、基本波レーザ波層波長（λμｍ）における薄膜導波層
の常光屈折率（ｎｏｒ＋　）、第２高調波波長（λμｍ
／２）における基板の異常光屈折率（ｎ’ｓりおよび第
２高調波波長（λμｍ／２）における薄膜導波層の異常
光屈折率（ｎ＊Ｆ□）が、 （ｎ＊Ｆ□　−ｎｓｓ□　） あるいは、 （ｎａＦ□ ｅｓｔ ） のいずれかの関係式を満足することが必要である。

ただし、 上記式 （） また、上記式（Ｂ）中のＮ！は、 その理由は、基板上に薄膜導波層が形成された５）（Ｇ
素子においては、前記関係式（Ａ）あるいは（Ｂ）のい
ずれかを満たす構造でないと第２高調波光への変換効率
が低く実用的でないからである。

特に第２高調波光への高い変換効率を得るには、基本波
レーザ波層波長（λμｍ）、薄膜導波層の膜厚（ＴｔＩ
ｍ）、基本波レーザ波層波長（λμｍ）における基板の
常光屈折率（ｎ１１３１Ｌ基本波レーザ波層波長（λμ
ｍ）における薄膜導波層の常光屈折率（ｎＯＦｌ）、第
２高調波波長（λμｍ／２）における基板の異常光屈折
率（ｎ’ｓ！　）および第２高調波波長 （λμｍ／２） における ｎり導波層の異常光屈折率 （ｎａＦ２ ） が、 （ｎｏＦ□ ｎ　＊ｓｚ ） 下記の関係式（Ａ’ ） を満足することが好ましく なかでも下記の関係式 （ ） を満足することが 有利である。

λ３ λ３ ただし、 上記関係式 （ ） ％式％） ） 下記の関係式（Ｂｏ）を満足することが好ましく、なか
でも下記の関係式ＣＢ”）を満足することが有利である
。

λ３ λ３ ただし、 上記関係式（Ｂｏ）および（Ｂ”）中のＮ２本発明に係
るＳＨＧ素子の薄膜導波層は、基板上に形成された薄膜
をドライエツチングにて膜厚制御し、形成されてなるも
のであることが望ましい。

前記薄膜導波層の膜厚制御が、ドライエツチングにより
行われることが望ましい理由は、前記ドライエツチング
は、エツチング速度の再現性がＬ（，１μｍ以下のレヘ
ルでの加工精度を有する。Ｊ・らである。

市Ｉ記ドライエンチングには、イオンビームエ。

チング、プラズマエツチング、反応性イオンビームエン
チングなどがあるが、特にイオンビームエンチングが好
適である。

前記イオンビームエツチングは、フィラメントもしくは
ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）によりプラズマを発
生させ、これをイオンビームとして被加工材料に照射し
、エツチングする技術である。

前記イオンビームエツチングは、エツチング速度を０．
０１〜０．ＯＯ１ａｍ／ｈ　ｒと小さくできるだけでな
く、その再現性が良く、均一なエツチング速度が得られ
、また被加工材料にダメージを殆ど与えないという優れ
た特性を有している。

前記膜厚（Ｔμｍ）の加工精度は、特に±０゜０１〜±
０．０５μｍ程度の大きさとすることが好ましく、この
ような高い精度の加工が可能で且つ薄膜導波層の光学的
性質を１員なわない加工法としては、イオンビームエツ
チングが最適である。

本発明において、最も好適なＳＨＧ素子は、基板上に形
成された薄膜導波層の膜厚がドライエツチングにより、
位相整合膜厚に対して９６．３〜１０３．９（％）の範
囲内の精度になるよう、調整されてなる形態である。

前記薄膜導波層の膜厚が位相整合膜厚に対して９６．３
〜１０３．９（％）の範囲内の精度に調整されてなるこ
とが好適である理由は、前記範囲でのＳＨＧ変換効率が
最も高いからである。

前記薄膜導波層の膜厚は特定の膜厚（Ｔμｍ）に対して
９８．２〜１０２．０（％）であることが好ましく、９
９．２〜１００．８（％）であることが好適である。

本発明のＳＨＧ素子は、″Ｔｉ１Ｈ導波層の光学軸（Ｚ
軸）に対する基本波レーザ波層の光学軸（Ｚ軸）が、０
±１５°あるいは９０±１５＠の範囲内であることが好
ましい。

その理由は、前記基本波レーザ波層の光学軸（Ｚ軸）が
、前記範囲内の場合、第２高調波への変換効率が、極め
て高いからである。前記基本波レーザ波層の入射角は、
なかでも、０±５°あるいは９０±５°の範囲内である
ことが有利である。

本発明のＳＨＧ素子に入射される基本波レーザ光の波長
（λ）は、０．４〜１．６μｍであることが好ましい。

その理由は、前記基本波レーザ波層（λ）としては、な
るべく波長の短いものであることが有利であるが、半導
体レーザによって０．４μｍより短い波長のレーザ波層
を発生させることは、実質的に困難であるからであり、
一方１．６μｍより長い波長の基本波レーザ波層を使用
した場合には、得られる第２高調波の波長が基本波レー
ザ波層の１／２であることから、直接半導体レーザによ
って比較的簡単に発生させることのできる波長領域であ
ってＳＨＧ素子を使用する優位性が見出せないからであ
る。前記基本波レーザ波層の波長（λ）は、半導体レー
ザ波層源を比較的人手し易い０、　６　〜１．３μｍが
有利であり、なかでも、０．６８〜０．９４μｍが実用
上好適である。

本発明のＳＨＧ素子の薄膜導波層の膜厚（Ｔ）は、０．
１〜２０μｍであることが好ましい。

その理由は、前記薄膜導波層の膜厚（Ｔ）が、０．１ａ
ｍより薄い場合、基本波レーザ光を入射させることが困
難で、入射効率が低いため、実質的に高いＳＨＧ変換効
率が得られ難いからであり、一方２０μｍより厚い場合
、光パワー密度が低く、ＳＨＧ変換効率が低くなってし
まい、いずれの場合もＳＨＧ素子として、使用すること
が困難であるからである。前記薄膜導波層の膜厚は、な
かでも０．５〜ｌＯμｍが有利であり、特に、１〜８μ
ｍが実用上好適である。

本発明における基板、薄膜導波層は各種光学材料を使用
することができ、薄膜導波層としては、例えばＬｉＮｂ
０．、α−石英、Ｋ　Ｔ　ｉ　ＯＰ　Ｏａ（ＫＴＰ）　
、β−ＢａＢ、Ｏ，（ＢＢＯ）、ＫＢ、０．・４　Ｈｚ
　Ｏ（ＫＢｓ　）　、ＫＨ！　Ｐ　０４　　（ＫＤＰ）
、ＫＤｔ　ＰＯｓ　　（ＫＤ”　Ｐ）、ＮＨａ　ＨｚＰ
Ｏ，（ＡＤＰ）、ｃｓ　Ｈ，Ａｓ１ａ　　（ＣＤＡ）、
Ｃ５Ｄｚ　　Ａ　ｓ　Ｏ４（ＣＤ”　　Ａ）　、Ｒ１）
Ｈｚ　　Ｐ　０ａ（ＲＤＰ）、ＲｂＨｗ　　ＡＳＯ４（
Ｒ１）Ａ）　、Ｂｅ５ｏ、’４Ｈｚ　　Ｏ，、ＬｉＣｌ
０．　　・３Ｈ，０，Ｌｉ　　Ｉ（Ｌ　、ａ−ＬｉＣｄ
ＢＯｓ　、ＬｉＢｚ　　０ｓ（ＬＢＯ）　、尿素、ポリ
パラニトロアニリン（ｐＰＮＡ）、ポリジアセチレン（
ＤｃＨ）、４（Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノ）−３−ア七ト
アミドニト口ヘンゼン（ＤＡＮ）、４−ニトロベンズア
ルデヒド　ヒドラジン（ＮＢＡＨ）　、３−メトキン−
４−ニトロベンズアルデヒド　ヒドラジン、２−メチル
−４−ニトロアニリン（ＭＮＡ）などが、また基普反と
しては、例えばＬｉＴａ０．、Ｌｉ　Ｔ　ａ　Ｏ）薄膜
が形成されたＬ　ｉ　Ｎｂ０ｚ　、Ｓ　ｉＯ２、アルミ
ナ、ＫＴＰ、ＢＢＯ，ＬＢＯ，、ＫＤＰ、および類似化
合物、ソーダガラス、パイレクソスガラス、ポリメタク
リル酸メチル（ＰＭＭＡ）などを使用することができる
。

前記基板および薄膜導波層用の材料は、ＮａＣｒ、Ｍｇ
、Ｎｄ、Ｔｉ、Ｖなどの異種元素を含有させることによ
り、その屈折率を調整したものなどを使用することがで
きる。

前記Ｎａ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｔｉなどを含有させることによ
り、前記薄膜導波層、基板の屈折率を上げることができ
、また、前記Ｍｇ、Ｖなどを含有させることにより、前
記薄膜導波層、基板の屈折率を下げることができる。

前記Ｎａ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｎｄ、Ｔｉ、Ｖなどの異種元素
を含有させる方法としては、予め、材料の原料と異種元
素あるいは異種元素化合物を混合しておき、液相エピタ
キシャル成長法にて基板上にＦｉ４膜導膜層波層成する
方法あるいは、前記基板あるいは薄膜導波層に、Ｎａ、
Ｍｇ、Ｎｄ、Ｔｉ。

Ｖなどの異種元素を拡散させる拡散法を用いることが望
ましい。

また本発明のＳＨＧ素子に適した組合せとしては、薄膜
導波層／基板が、２−メチル−４−ニトロアニリン（Ｍ
ＮＡ）／Ｓ　ｉ　Ｏ□　；２−メチル４−ニトロアニリ
ン（ＭＮＡ）／アルミナ；ＫＴｉＯＰｏ、　　（ＫＴＰ
）／アルミナ；β−ＢａＢ。

０、　　（ＢＢＯ）／アルミナ；４−（Ｎ、Ｎ−ジメチ
ルアミノ）−３−アセトアミドニトロベンゼン（ＤＡＮ
）／Ｓ　ｉ　Ｏ！　　；　４　　（Ｎ、Ｎ−ジメチルア
ミノ）−３−アセトアミドニトロベンゼン（ＤＡＮ）／
ポリメタクル酸メチル（ＰＭＭＡ）；Ｌｉ　Ｂｓ　Ｏｓ
　　（ＬＢＯ）／ＢＢＯ；　ＬＢＯ／アルミナ；ＲｂＨ
ｘ　ＰＯ，（ＲＤＰ）／ＫＨ，ＰＯ。

（ＫＤＰ）；ポリパラニトロアニリン（ｐ−ＰＮＡ）／
ＰＭＭＡなどがある。

前記ＳＨＧ素子に適した組合せとしては、なかでも基板
としてＬｉＴａ０ｚ単結晶、あるいはＬｉＴａ０．単結
晶薄膜が形成されたＬｉＮｂ０１単結晶に薄膜導波層と
してＬｉＮｂ０ｚを用いる組み合わせが好適である。

その理由は、前記ＬｉＮｂＣ）＋は非線型光学定数が大
きいこと、光の損失が小さいこと、均一な膜を作成でき
ることが挙げられ、また、ＬｉＴａ０１は、前記ＬｉＮ
ｂＯ３と結晶構造が類（以しており、前記ＬｉＮｂ０．
の薄膜を形成しやすく、また、入手し易いからである。

前記基板としてＬｉＴａＯ３単結晶薄膜が形成されたＬ
ｉＮｂＯ２単結晶基板を使用する場合、前記ＬｉＮｂ０
．単結晶基板は、光学グレードであることが望ましい。

前記光学グレードのＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３単結晶基板と
は、鉄などの不純物の含有量２ｐｐｍ以下、屈折率分布
１０−’／ｃｍ（局所屈折率変動≦１０−’）以下、原
料純度９９，９９９％以上のものを指す。

前記Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ２単結晶基板が、光学グレード
であることが望ましい理由は、光学グレードのＬｉＮｂ
ｏ、単結晶基板上にＬｉＴａ０．単結晶薄膜を形成する
ことにより、ＬｉＮｂ０．単結晶基板の結晶性がＬｉＴ
ａ０．単結晶薄膜に転写され、光学グレードのＬｉＴａ
０．単結晶ｆｉ膜を得ることができ、この光学グレード
のＬｉＴａ０．単結晶薄膜上にＬｉＮｂ０．単結晶を形
成することにより、前記ＬｉＴａ０．単結晶薄膜の結晶
性がＬｉＮｂｏ、単結晶に転写され、光の伝播性、電気
光学効果、非線形光学効果が特に優れた薄膜導波層が得
られるからである。

また、前記ＬｉＴａ０．単結晶薄膜の厚みは、０．２〜
３０μｍであることが望ましい。

この理由は、前記ＬｉＴａＯ３単結晶薄膜の厚みが０．
２μｍより薄い場合、導波光が漏れてしまい、また、３
０μｍより厚い場合、結晶性が低下してしまうからであ
る。

前記ＬｉＴａ０．単結晶薄膜の厚みは、特に０゜５〜ｌ
Ｏμｍが好ましく、１〜５μｍが有利である。

本発明のＳＨＧ素子における、薄膜導波層と基板は、そ
れぞれ格子整合されていることが望ましい。

前記格子整合とは、薄膜導波層の格子定数を、基板の格
子定数の９９．８１〜１００．０７％とすることである
。

このような格子整合が望ましい理由は、格子の歪みやマ
イクロクラック等のない薄膜を形成できるからである。

本発明においては、格子整合の方法は、特に限定されな
いが、ＬｉＴａ０＝基普反（ＬｉＴａＯ。

薄膜が形成されたＬｉＮｂ０．基板も含む）、ＬｉＮｂ
ｏ、薄膜導波層からなるＳＨＧ素子につし１ては、 ＬｉＮｂ０．薄膜導波層に異種元素を含有させ、格子定
数を大きくするか、逆にＬｉＴａ０．基板に異種元素を
含有させ、格子定数を小さくする方法が有利である。

前記ＬｉＮｂ０．薄膜導波層に含有させる異種元素は、
ＮａとＭｇであることが望ましし）。

この理由は、ＮａとＭｇの原子もしくはイオンは、Ｌ　
ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｓに対する置換ある０１よ固溶により、
ＬｉＮｂ０．の格子定数を大きくする効果を有している
ため、ＮａとＭｇの組成を調整することによりＬｉＮｂ
０ｚＦｌ膜導波層とＬｉＴａ０゜基板の格子整合を得る
ことができるからである。

また、Ｍｇは、薄膜の光損傷を防止する効果力（あり、
高効率のＳＨＯ出力を得るために有矛１１である。

また、前記ＮａとＭｇの含有量は、それぞれＬｉ　Ｎ　
ｂ　Ｏｓに対して、０．１〜４．８モル％、０゜８〜１
０．８モル％であることが望まししλ。

この理由は、Ｎａの含有量が０．１モル％より少ない場
合、Ｍｇ添加量の添加量の如何に関わらず、ＬｉＮｂＯ
５薄膜とＬｉＴａＯ３基板との格子整合が得られず、ま
た、４．８モル％を越えた場合は逆に格子定数が大きく
なりすぎ、いずれの場合もＬｉＮｂ０．薄膜とＬｉＴａ
０ｚ基板との格子整合が得られないからである。

また、Ｍｇの含有量が０．８モル％より少ない場合は、
光損傷を防止する効果が不十分であり、１０．８モル％
を越える場合は、ＬｉＭｇ０ｚ系の結晶が析出してしま
うため含有させることができない。

また、前記ＬｉＴａ０ｚ基板に含有させる異種元素は、
Ｔｉであることが好ましい。

この理由は、ＴｉはＬｉＴａ０．の格子定数を小さくす
る効果を有するからである。

前記Ｔｉの含有量は、５．０〜１．０ｍｏ　１％である
ことが望ましい。

この理由は、上記範囲を外れた場合、ＬｉＴａ０コ基板
あるいは薄膜導波層との格子整合が得られないからであ
る。

さらに、前記ＬｉＴａＯ５基板の（０００１）面にＬｉ
ＮｂＯ５薄膜を形成することが望ましい。

前記（０００１）面とは、結晶のＣ軸に垂直な面を意味
する。

前記ＬｉＴａＯ５基板（７）（０００１）面がＬｉＮｂ
０ｓＦ！膜の成長面であることが望ましい理由は、前記
（０００１）面は、ａ軸のみで構成されるため、ａ軸の
格子定数を変えるだけで、ＬｉＮｂＯ３薄膜と格子整合
できるからである。

また、前記ＬｉＴａＯ５基板上に形成されるＬｉＮｂｏ
、薄膜の格子定数（ａ軸）は、前記ＬｉＴａＯ３基板の
格子定数（ａ軸）の９９．８１〜１００．０７％が好ま
しく、９９．９２〜１’００゜０３％が好適である。

この理由は、前記範囲を外れる場合、ＬｊＴａＯｌとＬ
ｉＮｂ０．の格子定数を整合させ難いがらである。

また、前記ＬｉＴａＯ５基板としてＬｉＴａＯ３薄膜が
形成されたＬｉＮｂＯ５基板を使用する場合、前記Ｌｉ
Ｔａ０．Ｉ膜とＬｉＮｂ０．基板は格子整合されている
ことが有利である。

また、本発明のＳＨＧ素子は、チャンネル型であること
が有利であり、また、その幅が１〜１０μｍであること
が有利である。

チャンぶル型のＳＨＧ素子が有利である理由は、スラブ
型に比べて、光パワー密度を高くできるからであり、ま
た、幅が１〜ｌＯμｍであることが有利である理由は、
幅がｌｌＩｍより小さいと、入射光を導波路に導入する
ことが難しく、入射効率が低いため、５）ｆＧ変換効率
も低くなってしまうからであり、一方入射効率は幅が大
きいほど高いが、１０μｍより大きいと、光パワー密度
が低下するため、ＳＨＧ変換効率が低下するからである
。

さらに前記チャンネル型ＳＨＧ素子の幅は、２〜７μｍ
が好ましく、３〜６μｍが最適である。

この理由は、チャンネルの幅を２μｍ以上とすることで
チャンネルの側壁の影響を最小限にできるため、散乱を
抑制でき、また、７μｍ以下とすることで、ＳＨＧ素子
をシングルモードに設計しやすいからである。

前記チャンネル型のＳＨＧ素子の内、特にリッジ（ｒｉ
ｄｇｅ）型ＳＨＯ素子が好適である。

この理由は、埋め込み型に比べ作成が容易であり、装荷
型に比べ光の閉じ込めが極めて良く、リプ（ｒ　ｉ　ｂ
）型のように不要なスラブ部分を除去しなくてもよいた
め、加工時間を短縮でき、また側面の形状も平滑にでき
るからである。

一般に、リッジ型とは、基板の上にスラブ型導波層が形
成され、前記スラブ型導波層の内、導波路パターン部分
（チャンネル部分）が、その他の部分より厚く形成され
てなる形態を指す。

前記スラブ型導波層の厚み／導波路パターン部分の厚さ
（即ち膜厚ＴｔＩｍ）は、１／１１〜１／１．３が望ま
しい、この理由は、スラブ型導波層の厚み／パターン部
分の厚さが、上記範囲より大きい場合は、光を閉じ込め
ることが難しく、また、上記範囲より小さい場合は、レ
ーザ光を導波させることが難しいからである。

前記スラブ型導波層の厚み／導波路パターン部分の厚さ
は、１／４〜１／１．４であることが好ましい。

さらに、本発明のＳＨＯ素子は、基本波レーザ光の透過
率が１００％もしくは１００％近くであり、かつ、波長
０．６μｍ〜基本波長未満までの光を全く透過させない
か、もしくは殆ど透過させない波長選択性の薄膜が入射
端面に形成されていることが望ましい。

この理由は、半導体レーザは一般に中心波長以外にも周
辺の波長の弱いレーザ光もしくは自然光を放出しており
、この周波数の波長の光はＳＨＧ素子として用いる場合
には一般に不要だからである。

また、本発明のＳＨＧ素子は、薄膜導波層上にクラッド
層が形成されてなることが望ましい。

この理由は、前記クラッド層を薄膜導波層上に設けるこ
とにより、基板、薄膜導波層、クラッド層が屈折率に関
して対称形に近くなるため、基本波レーザ光および、第
２高調波光の電界分布を対称形とすることができ、薄膜
導波層の膜厚が、理論位相整合膜厚に完全に一致してい
ない場合でも、第２高調波光の出力低下を緩和できるこ
とから、位相整合膜厚の許容範囲が広く、高変換効率の
ＳＨＧ素子が得られるからである。

また、前記クラッド層は、保護層として働き、導波層の
破損や塵、埃の付着による光散乱を防止でき、端面研磨
で問題となる導波層のカケ（ピッチング）を完全に防止
でき、素子作成の歩留りを著しく向上させることができ
る。

さらに、前記クラッド層は、関係式１）および２）を満
たすことが望ましい。

ｎｏＩｌ　　０．５０≦ｎｏｃｌ≦ｎｏ＊＋−０，０５
・・−式ｌ）ｎ□、　−０，７０≦ｎ　ａｃｔ≦ｎｅｔ
！　　０．１５・・・式２）ｎｏ、：基本波レーザ光波
長（λμｍ）における基板の常光屈折率 ｎ６（１：基本波レーザ光波長（λμｍ）におけるクラ
ッド層の常光屈折率 ｎａｓ２　　：第２高調波波長（λμｍ／２）における
基板の異常光屈折率 ｎｅａｔ　　：第２高調波波長（λμｍ／２）における
クランド層の異常光屈折率 この理由は、前記クラッド層が、前記ｌ）および２）式
を満足することにより、第２高調波光と基本波レーザ光
の電界分布型なりを最大限にでき、位相整合膜厚の許容
範囲が広く、高変換効率のＳＬｌ　Ｇ素子が得られるか
らである。

特に、膜厚の位相整合誤差の許容範囲を拡張するために
は、式３）および４）を満たすことが好ましい。

ｎｅａｔ　　０．２５≦ｎ０ｃｌ≦ｎｏｓ＋　　０．１
０”　’式３）ｎｅａｔ　　Ｏ，５５≦ｎ　ａｃｚ≦ｎ
□、−０，２０・・・式４）ｎｅａｔ　　：基本波レー
ザ光波長（λμｍ）における 基板の常光屈折率 ｎｏ（ ：基本波レーザ光波長（λμｍ） における クラッド層の常光屈折率 ｎ□２　：第２高調波波長（λμｍ／２）における基板
の異常光屈折率 ｎｅａｔ：第２高調波波長（λμｍ／２）におけるクラ
ッド層の異常光屈折率 また、本発明のＳＨＧ素子のクラッド層の厚みは、０．
２〜３０μｍが望ましい。この理由は、０．２μｍより
薄い場合は、導波光を閉し込めることができず、また３
０μｍより厚い場合は、クラッド層の結晶性が低下して
、光学的特性が低下し、またクラッド層の形成に時間が
かかり生産性が低下するからである。

前記クラッド層は、０．５〜１０μｍが好ましく、１〜
８μｍが好適である。

本発明におけるクラッド層は各種光学材料を使用するこ
とができ、ＺｎＯｌＭｇＯ，Ａｌｔ　Ｏｘ、ＰＭＭＡＳ
Ｓ　ｉ　Ｏｘ　、パイレックスガラス、ソーダガラスな
どが使用でき、なかでもＺｎＯが好適である。

また、本発明のＳＨＧ素子は基本波レーザ波層の透過率
が１００％もしくは１００％近くになるように入射端面
に反射防止コーティング処理をほどこしたものが望まし
い。

前記反射防止コーティングの材料としてはＳｉＯｘ　、
ＭｇＯ，ＺｎＯ１Ａ１．Ｏ，等の酸化物、ＬｉＮｂ０：
＋　、ＬｉＴａＯ５、Ｙ３　Ｇａｓ　Ｏ＋ｚ、Ｇｄ＊　
Ｇａｓ　０１！等の複合酸化物、あるいはＰＭＭＡ、Ｍ
ＮＡ等の有機物等を用いることができ、これらを重ねた
多層薄膜も用いることができる、作成方法としてはスパ
ッタリング法、液相エピタキシャル法、蒸着法、ＭＢＥ
（分子ビームエピタキシャル：Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ　　
Ｂｅａｍ　　Ｅｐｉｔａｘｉａｌ）法、ＭＯＣＶＤ　（
Ｍｅ　ｔ　ａ　ＩＯｒｇａｎｉｃ　　Ｃｈｅｍｉｃａｌ
　　ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、イオンブレ
ーティング法、ＬＢ法、スピンコード法、デイツプ法な
どが有利である。

本発明のＳＨＧ素子は、第２高調波光の透過率が１００
％もしくは、１００％近くで、基本波レーザ光を全く透
過させないがもしくは殆ど透過させない波長選択性のＦ
ｊ１１１９（フィルター）あるいは、基本波レーザ光の
偏光面と９０°の角度を有する偏光面を持つ偏光板もし
くは偏光膜が、光の出射端面の後方もしくは、出射端面
に直接形成されてなることが望ましい。

この理由は、不要な基本波レーザ光を出射光から取り除
き、必要な第２高調波光のみを効率良く取り出すことが
できるからである。

前記偏光板、偏光膜をフィルターとして使用できる理由
は、前記基本波レーザ光は、ＴＥモードで導波路を伝播
し、また第２高調波光は、７Ｍモードで導波路を伝播し
、前記ＴＥモードと７Ｍモードは偏光面が互いに９０”
の角度を有しているためであり、この性質を利用するこ
とにより、前記偏光板あるいは偏光膜により、基本波レ
ーザ光のみを選択的に取り除くことができる。

また、前記波長選択性の薄膜を、直接出射端面に形成し
て第２高調波光に対する反射防止条件を満たすよう調整
することにより、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜層と空気
との屈折率に大きな差があるために出射端面で生じてい
た反射による損失を低減でき、Ｓ　ｌ（Ｇ出力を向上さ
せることができる。

前記波長選択性の薄膜は、出射端面の後方の出射端面か
ら離れた位置に形成されてもよく、また適当な接着剤を
用いて出射端面上に固定されていてもよい。

前記接着剤を用いて出射端面上に固定する場合は、接着
層の屈折率、厚さを前記第２高調波光に対する反射防止
条件に適合するよう調節して、ＳＨＧ出力を向上させる
ことが望ましい。

前記波長選択性の薄膜としては、色ガラスフィルター、
ガラス基板上に波長選択性の干渉膜をコーティングした
もの等を使用できる。

前記波長選択性の薄膜の材料としては、ＳｉＯ２、Ｍｇ
Ｏ，ＺｎＯ，Ａｌｔ　Ｏｘ等の酸化物、ＬｉＮｂＯ３、
ＬｉＴａＯ３、Ｙ３Ｇａ５０１１゜Ｇｄｘ　Ｇａ、Ｏ＋
ｚ等の複合酸化物、あるいはＰＭＭＡ、ＭＮＡ等の有機
物等を用いることができ、これらを重ねた多層薄膜も用
いることができる。

前記波長選択性の薄膜の作成方法としては、スパッタリ
ング法、液相エピタキシャル法、′ＦＩ７Ｃ着法、ＭＢ
Ｅ　（分子ビームエピタキシャル：Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ
　　Ｂｅａｍ　　Ｅｐｉｔａｘｉａｌ）法、ＭＯＣＶＤ
（Ｍｅｔａｌ　　Ｏｒｇａｎｉｃ　　Ｃｈｅｍｉｃａｌ
　　Ｖａｐｏｒ　　Ｄｅｐｏｓｉｔｉ。

ｎ）法、イオンブレーティング法、ＬＢ法、スピンコー
ド法、デイツプ法などを用いることができる。

本発明のＳＨＧ素子は、レーザ光が、ＳＨＧ素子の薄膜
導波層に入射されるように、半導体レーザのペアチップ
を接合し、ワンチップ化しておくことが望ましい。

このような形態としては、チャンネル型ＳＨＧ素子およ
び、ブロック上に固着された半導体レーザ素子からなり
、前記半導体レーザ素子の発光領域の端面（この端面か
らレーザ光が発せられる）と前記チャンネル型ＳＨＧ素
子のチャンネル部位の端面が互いに近接するよう、前記
ブロックと前記チャンネル型ＳＨＧ素子の基板が結合さ
れた構造を存し、 前記チャンネル型ＳＨＧ素子におけるチャンネル部位の
輻Ｗ、厚みＴ、前記半導体レーザ素子０中心線と前記チ
ャンネル型ＳＨＧ素子におけるラヤンネル部位の中心線
の幅方向における偏位Δ）厚み方向の偏位ΔＺ、前記ペ
アチップの発光ｆｉＩカの端面と前記チャンネル型Ｓ　
ＨＧ素子のチャン１ル部位の端面の間の距離ΔＹが、以
下の範囲を漬たすことが望ましい。

（Ｗ−２）μｍ／２≦ΔＸ≦（Ｗ−２）μｍ／２０μｍ
≦ΔＹ≦４μｍ −Ｔｇｍ／２≦ΔＺ≦Ｔ　ｐ　ｍ　／　２二のような構
造が望ましい理由は、レーザ光簿波のための煩雑な調整
を行う必要がないため、ルり扱いやすくなるからである
。

半導体レーザ素子の中心線とチャンネル部位の中心線の
輻方向における偏位ΔＸ、厚み方向の偏位Δ２．前記ペ
アチップの発光領域の端面と前記チャンネル型導波路の
チャンネル部位の端面の間の距離ΔＹが、上記範囲を満
たすことが望ましい理由は、上記範囲内では５０％以上
のレーザ光入射効率が得られ、実用的だからである。

ところで前記半導体レーザのヘアチップの中心線とは、
半導体レーザの発光領域の端面（即ちこの端面からレー
ザ光が発せられる）に垂直で、前記半導体レーザの発光
領域の幅と厚みを同時に部分する直線を指す。

また、前記前記チャンネル型導波路の中心線とは、チャ
ンネル部位の端面に垂直で、前記チャンネル部位の幅と
厚みを同時に部分する直線である。

前記ΔＸ、ΔＺは、正、負の偵を取るが、前記半導体レ
ーザのペアチップの中心線とチャンネル型導波路におけ
るチャンネル部位の中心線が、完全に一致した状態をΔ
Ｘ＝０、ΔＺ＝Ｏとして、特定の方向にずれた場合を正
とした場合に、該特定の方向とは反対方向にずれた場合
を負と定義している。

前記ΔＹは、０であることが望ましいが、加工が困難で
あること、また熱膨張を考慮すると、０゜０１ａｍを下
限とすることが好ましい。

前記チャンネル型ＳＨＧ素子におけるチャンネル部位の
輻Ｗ、厚みＴ、前記半導体レーザ素子の中心線と前記チ
ャンネル型ＳＨＧ素子におけるチャンネル部位の中心線
の幅方向における偏位ΔＸ、厚み方向の偏位ΔＺ、前記
ペアチップの発光領域の端面と前記チャンネル型ＳＨＧ
素子のチャンネル部位の端面の間の距離ΔＹが、以下の
範囲を満たすことが望ましく、 −（Ｗ−２）ｔｔｍ／３≦ΔＸ≦（ｗ−２）ａｍ／３０
．０５μｍ≦ΔＹ≦２μｍ Ｔμｍ／３≦ΔＺ≦Ｔ　ｐ　ｍ　／　３また −　（Ｗ−２）μｍ／４≦ΔＸ≦（Ｗ−２）　μｍ／４
０．１μｍ≦ΔＹ≦０．５μｍ −Ｔμｍ／４≦ΔＺ≦Ｔμｍ／４ が好適である。

前記チャンネル型ＳＨＧ素子におけるチャンネル部位の
幅Ｗ、厚みＴは、それぞれ、 １ａｍ＜Ｗ≦１５μｍ Ｑ、’ｌｐｍ’−Ｔ≦６ｐｍ であることが望ましい。

この理由は、半導体レーザの発光部分の寸法は幅ｌ〜２
μｍ、厚さ０．１〜０．４μｍが普通であるため、上記
範囲のチャンネル型導波路を用いることにより、さらに
高い入射効率が得られるからである。

また、前記チャンネル部位の幅Ｗ、厚みＴは、それぞれ
、 ２ｐｍ≦Ｗ≦ＩＯｐｍ Ｏ，４，μｍ≦Ｔ≦４μｍ を満たすことが好ましく、 ４μｍ≦Ｗ≦７μｍ １μｍ≦Ｔ≦２．５μｍ を満たすことが好適である。

前記ブロックは、シリコン製であることが望ましい。

これは、シリコンブロックは熱膨張率が半導体レーザベ
アチップと近いため、熱サイクルに強く、また、化学エ
ツチングなどの加工処理しやすいからである。

前記ブロックと前記チャンネル型ＳＨＧ素子は、接着剤
にて結合されてなることが望ましい、　また、前記ブロ
ックと前記チャンネル型Ｓ　ＨＧ素子の基板は固定板を
介して結合されていてもよい。

また、前記半導体レーザのペアチップが接合されたＳＨ
Ｇ素子は、パッケージの中に封入されていることが望ま
しい。

この理由は、パッケージの中に封入することにより、機
械衝撃に対する耐性を向上させることができ、また半導
体レーザ素子の寿命を長くすることができからである。

前記パッケージには、第２高調波光をパッケージの外へ
出射するための窓が設けられていることが必要である。

前記第２高調波光をパッケージの外へ出射するための窓
には、波長選択性のフィルターが設けられていることが
望ましい。

前記波長選択性のフィルターとは、基本波レーザ光を全
く透過させないか、もしくは殆ど透過させない波長選択
性の薄膜あるいは板を指す。

この理由は、気密封止したままで、不要な基本波レーザ
光を出射光から取り除き、必要な第２高調波光のみを効
率良く取り出すことができるからである。

このため、通常の封止用窓ガラスの上部もしくは下部に
波長選択性フィルターを追加する場合に比べて、半導体
レーザ素子を保護したままで、プロセスの簡略化、コス
トの低下、および第２高調波光の透過率の向上を図るこ
とができる。

次に、本発明に係るＳＨＧ素子の製造方法について説明
する。

本発明のＳＨＧ素子の製造方法は、 基板上に薄膜導波層が形成された第２高調波発生素子を
製造するにあたり、 基板上にｆｌＩＰｌｉＩを形成した後、前記薄膜を、以
下の関係式（Ａ）あるいは（Ｂ）のいずれかを満たすよ
うドライエンチングすることにより、膜厚調整して前記
薄膜を薄膜導波層とすることが必要である。

（ｎａＦ□ ｎｓ！り λ１ （ｎ　ａＦＺ ｎ　＠ｓｚ ） λ３ ただし、 Ｔμｍ＝薄膜導波層の膜厚、 λμｍ：基本波レーザ波層波長、 ｎｏｓ＋　　：基本波レーザ波層波長（７μｍ）におけ
る基板の常光屈折率、 ｎｏｖ＋　　：基本波レーザ波層波長（λａｍ）におけ
る薄膜導波層の常光屈折率、 ｎａ！！　　：第２高調波波長（λμｍ／２）における
基板の異常光屈折率、 ｎ＊Ｆ！　　：第２高調波波長（λμｍ／２）における
薄膜導波層の異常光屈折率、 上記式（Ａ）中のＮ、は、 また、 上記式（Ｂ） 中のＮ。

は、 （ｎ０Ｆｌ ｎｏｓ＋ ） その理由は、基板上に薄膜導波層が形成されたＳＨＧ素
子においては、前記関係式（Ａ）あるいは（Ｂ）のいず
れかを満たす構造でないと第２高調波光への変換効率が
低く実用的でないからである。

特に第２高調波光への高い変換効率を得るには以下の関
係式（八°）あるいは（Ｂ”）のいずれかを満たすよう
膜厚調整して前記薄膜を薄膜導波層とすることが望まし
く、なかでも、関係式（Ａｏｏ）あるいは（Ｂ”）のい
ずれかを満たすよう膜厚調整して前記薄膜を薄膜導波層
とすることが好適である。

λゴ ただし、 上記関係式 ％式％） ） 上記関係式 （Ｂ゛）および （Ｂ”）中のＮ２ は、 なお、 １８ｍ：薄膜導波層の膜厚、 λμｍ二基本波レーザ波層波長、 ｎ　ｏａ＋ 二基本渡レーザ波層波長（λμｍ） におけ る基板の常光屈折率、 ｎｏｒ＋　　：基本波レーザ波層波長（λμｍ）におけ
る薄膜導波層の常光屈折率、 ｎａ３ｇ　　’第２高調波波長（λμｍ／２）における
基板の異常光屈折率、 ｎ＊Ｆ２　　’第２高調波波長（λμｍ／２）における
薄膜導波層の異常光屈折率、 本発明においては、前記膜厚調整をドライエツチングに
て行うことが必要である。

この理由は、前記ドライエツチングは、エツチング速度
の再現性がよく、ｌｔＩｍ以下の精度でエツチングが可
能だからである。

前記ドライエツチングは、イオンビームエツチング、プ
ラズマエツチング、反応性イオンビームエンチングなど
があるが、特にイオンビームエツチングが好適である。

前記イオンビームエツチングは、その加工精度が、±０
．００１μｍ程度と、極めて高精度で加工が可能である
ため、薄膜導波層の厚みを所望の膜厚に調整するために
は、好適な加工方法である。

前記イオンビームエツチングは、エツチング速度を０．
０１〜０．００１ａｍ／ｈｒと小さくできるだけでなく
、その再現性が良く、均一なエツチング速度が得られ、
また被加工材料にダメージを殆ど与えないという優れた
特性を有している。

前記膜厚（１８ｍ）の加工精度は、特に±０゜０１〜±
０．０５μｍ程度の大きさとすることが好ましく、この
ような高い精度の加工が可能で且つ薄膜導波層の光学的
性質を損なわない加工法としては、イオンビームエツチ
ングが最適である。

また、前記ドライエツチングを行った後は、化学エツチ
ングすることが望ましい。

この理由は、複合酸化物の材料をドライエツチングした
場合、ドライエツチングで飛びやすい原子と飛びにくい
原子があるため、表面に原子レベルの凹凸が発生し、こ
れを化学エツチングにて除去できからである。

前記薄膜は、基板上にスパッタリングや液相エピタキシ
ャル成長法などの方法により形成することが望ましいが
、特に液相エピタキシャル成長法が好適である。

この理由は、液相エピタキシャル成長法で形成された薄
膜は、その結晶性が非常に優れているからである。

本発明のＦｉｌ膜導膜層波層チャンネル型であることが
望ましく、その幅は、１　＝　ｌ　Ｏｕ　ｍが有利であ
る。

この理由は、スラブ型に比べて、光パワー密度を高くで
きるからであり、また、幅が１−１０μｍであることが
有利である理由は、幅が１μｍより小さい場合、入射光
を導波路に導入することが難しく、入射効率が低いため
、ＳＨＧ変換効率も低くなってしまうからであり、一方
入射効率は幅が大きいほど高いが、１０ＩＪｍより大き
いと、光パワー密度が低下するため、Ｓ　ＨＧ変換効率
が低下するからである。

前記チャンネル型の導波路は、リッジ型が好適である。

また、本発明におけるＳＨＧ素子の製造方法によって、
導波路構造を有するすべてのＳ　ＨＧ素子を製造できる
が、特にチャンネル型のＳＨＧ素子を作成する方法とし
ては、 １）基板上に薄膜を形成した後、該ｆ！膜の膜厚調整を
行い、ついでエツチングマスクを形成し、ドライエツチ
ングする方法、 ２）エツチングマスクを形成した後、ドライエツチング
を行い、ついで前記エツチングマスクを除去し、再びイ
オンビームエツチングを行うことにより膜厚調整する方
法が有利である。

製造方法２）では、エツチングマスクを形成した後、イ
オンビームエツチングを行うことにより、導波路パター
ンに段差を形成できるため、電子顕微鏡による測定から
膜厚と段差の比率をもとめ、前記段差を段差計にて実測
することにより、非常に高い精度で膜厚測定を行うこと
ができる。

このため、薄膜導波路の膜厚を所望の膜厚に近づけるこ
とができるため有利である。

従来、このような薄膜を直接、部品に測定する測定器は
なく、電子顕微鏡のスケールによる測定が多かったが、
電子顕微鏡のスケールには誤差が含まれるため、正値な
測定は困難であった。

前記製造方法によれば、このような従来技術の問題を解
決することができる。

また、前記エンチングマスクとしては、樹脂薄膜、Ｔｉ
１Ｍが有利であるが、特にＴｉ薄膜が好ましい。

この理由は、Ｔｉは通常のＲＦスパッタリングにより均
一で平滑なＩＩ漠を容易に形成でき、膜厚の再現性もよ
く、また通常のフォトリソグラフィー用レジストを侵食
しない化学エツチング液で容易にエツチングでき、さら
にドライエツチングによるエツチング速度が小さく、ド
ライエツチング用マスクとして安定に使用できるからで
ある。

また、前記Ｔｉ薄膜は、薄膜導波層上にフォトリソグラ
フィーとＲＦスパッタリングにより導波路パターンとし
て形成されることが有利である。

例えば、薄膜導波層上に感光性のマスクを形成した後、
導波路パターン以外の部分を露光、現像し、Ｔ１薄膜を
ＲＦスパッタリングにて形成した後、前記感光性マスク
を除去するか、あるいは、薄膜導波層上にＴｉ′ｉｉＩ
膜をＲＦスパッタリングにて形成した後、導波路パター
ンにそってエツチングレジストを形成し、Ｔｉ薄膜をエ
ツチングした後、エツチングレジストを除去することに
より形成できる。

本発明においては基板上に薄膜を形成した後、該薄膜を
光学研磨することが望ましい。

前記光学研磨とは、薄膜の面精度（平坦度）を、入射す
る光の波長の１／２以下になるまで研磨することである
。

薄膜を光学研磨することが望ましい理由は、光学研磨に
より、形成した薄膜の表面状態が向上し、レーザ光の散
乱による損失が解消できるからである。

さらに、前記光学研磨した薄膜を膜厚制御する前に、予
めドライエッチングチングすることにより、所望の膜厚
に近づけておくことが望ましい。

この理由は、高い精度で膜厚測定する場合に必要な膜厚
と段差の比率をできる限り小さくし、膜厚測定の信転性
を上げるためである。

また、本発明において、最も好適なＳＨＯ素子の製造方
法としては、基板上に形成された薄膜導波層の膜厚をド
ライエツチングにより、位相整合膜厚に対して９６．３
〜１０３．９（％）の範囲内の精度になるよう、調整す
るものである。

前記薄膜導波層の膜厚が位相整合膜厚に対して９６．３
〜１０３．９（％）の範囲内の精度に調整されてなるこ
とが必要である理由は、前記範囲でのＳＨＧ変換効率が
最も高いからである。

前記薄膜導波層の膜厚は位相整合膜厚に対して９８．２
〜１０２．０（％）であることが好ましく、９９．２〜
１００．８（％）であることが好適である。

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

実施例１−１ 基本波レーザ光波長（λ）を０．８３μｍとしたとき、
基本波レーザ光波長における常光屈折率（ｎ。３１）が
２．１５１　、第２高調波波長における異常光屈折率（
ｎａｓ！　）が２．２６１である厚さ０．５ｓ−のＸカ
ットＬｉＴａＯ３単結基板上に、液相エピタキシャル成
長法により基本波レーザ光波長における常光屈折率（ｎ
ｏＦ＋　）が２．２７０　、第２高調波波長における異
常光屈折率Ｃｎｍｒ＊　）が２．２６３であるＮｄ、Ｎ
ａをそれぞれ１ｍｏ１％固溶させたＬｉＮｂＯ５単結晶
薄膜を１．８０μｍの厚さに成長させ、この′ｇＩ膜を
スラブ型導波路とする光回路素子を作成した０両側の端
面を鏡面研磨し該端面よりの先入出射を可能としＳＨＧ
素子とした。このＳＨＯ素子は、（（λ÷０．１）Ｎｌ
　／（λ３Ｔ）　）　−０，２の場合に相当する。

このＳＨＧ素子について、波長０．８３μｍ、　５０ｍ
Ｗの半導体レーザを、Ｎｄ、Ｎａ固溶ＬｉＮｂ０．単結
晶Ｆｉ１ｍの光学軸（Ｚ軸）に対し９０”の入射角で入
射した場合のＳＨＧ変換効率を測定したところ１８゜８
％であり、ＳＨＧ変換効率が極めて優れたＳＨＧ素子で
あることが認められた。

実施例１−２ 前記実施例１−１と同様であるが、ＬｉＮｂＯ５単結晶
Ｈｔｌの厚さを７．２３μｍとしたＳＨＧ素子を作成し
た。このＳＨＧ素子は、 （（λ十０．１）Ｎｌ　／（λコＴ）　）　＝０．０５
の場合に１１１当する。

このＳＨＧ素子について、実施例１−１と同様にＳＨＯ
変換効率を測定したところ１．４％であり、Ｓ　ＨＧ変
換効率が充分優れたＳＨＧ素子であることが認められた
。

実施例１−３ 前記実施例！−１と同様であるが、ＬｊＮｂＯｓ単結晶
薄膜の厚さを０．２４μｍとしたＳＨＧ素子を作成した
。このＳＨＧ素子は、 （（λ十０．１）Ｎ＋／（λ３Ｔ）　ｌ　＝１．５の場
合に相当する。

このＳＨＧ素子について、実施例１−１と同様にＳＨＧ
変換効率を測定したところ２．５％であり、ＳＨＧ変換
効率が充分優れたＳＨＧ素子であることが認められた。

実施例１−４ 前記実施例１−１で得られたＳＨＧ素子の単結晶Ｆｉｌ
股上にフォトレジスト膜により幅５．０μｍのエツチン
グマスクを形成し、次いでイオンビームエツチングして
チャンネル型のＳＨＧ素子を作成した。

このＳＨＧ素子について、実施例１−１と同様にＳＨＯ
変換効率を測定したところ３３．０％であり、ＳＨＧ変
換効率が極めて優れたＳＨＧ素子であることが認められ
た。

実施例２−１ 基本波レーザ光波長（λ）を０．８３μｍとしたとき、
基本波レーザ光波長における常光屈折率（ｎ＠！ｌ　）
が１．７５９、第２高調波波長における異常光屈折率（
ｎ＠ｌ）が１．７７９であるＡ１．Ｏ，単結基板に、Ｒ
Ｆスパッタ法により基本波レーザ光波長における常光屈
折率（ｎｅＦ＋　）が２．２５３、第２高調波波長にお
ける異常光屈折率（ｎａｒｚ　）が２．２４９であるＬ
ｉＮｂ１ｓ単結晶薄膜を３．１５μｍの厚さに成長させ
、この薄膜をスラブ型導波路とする光回路素子を作成し
た０両側の端面を鏡面研磨し該端面よりの先入出射を可
能とじＳＨＧ素子とした。このＳＨＧ素子は、 （（λ刊、１）Ｎｌ　／（λ３Ｔ））・０．５の場合に
相当すこのＳＨＧ素子について、波長０．８３７７ｍ、
４０ｍＷの半導体レーザを、ＬｉＮｂ０．単結晶ＩＷＡ
の光学軸（Ｚ軸）に対し９０°の入射角で入射した場合
のＳＨＧ変換効率を測定したところ１２．２％であり、
ＳＨＧ変換効率が極めて優れたＳＨＧ素子であることが
認められた。

実施例２−２ 前記実施例２−１と同様であるが、ＬｉＮｔｌＯｉ単結
晶ｉｔ１％の厚さを０．４５μｍとしたＳＨＧ素子を作
成した。このＳＨＧ素子は、 （（λ十０．１）Ｎｚ／（λ’Ｔ）　ｌ　＝３．５の場
合に相当する。

このＳＨＧ素子について、実施例２−１と同様にＳＨＧ
変換効率を測定したところ１．７％であり、Ｓ　ＨＧ変
換効率が充分優れたＳＨＧ素子であることが認められた
。

実施例２−３ 前記実施例２−１と同様であるが、ＬｊＮｂＯ，単結晶
ｙｉ膜の厚さを８．７４μｍとしたＳＨＧ素子を作成し
た。このＳＨＧ素子は、 （（λ十０．１）Ｎ！／（７３丁））・０．１８の場合
に相当する。

このＳＨＧ素子について、実施例２−１と同様にＳＨＯ
変換効率を測定したところ１．２％であり、ＳＨＧ変換
効率が充分優れたＳＨＧ素子であることが認められた。

実施例３−１ 基本波レーザ光波長（λ）を０．９０ａｍとしたとき、
基本波レーザ光波長における常光屈折率（ｎ・ｓＩ）が
１　、９６５、第２高調波波長における異常光屈折率（
ｎｅ＠ｔ　）が１．９７９であるＮｄ　Ｇ　Ｇ　（Ｎｄ
ｓＧａｓＯｌ）単結基板に、ＲＦスパッタ法により基本
波レーザ光波長における常光屈折率（ｎ＊ｒ＋　）が２
．２５０、第２高調波波長における異常光屈折率（ｎｓ
Ｆりが２．２２５であるＳ　Ｂ　Ｎ　２５（Ｓｒｓ、　
ｘｓＢａ＊、　ｔｓＮｂｔ。

、）薄膜を２．２９μｍの厚さに成長させ、この薄膜を
スラブ型導波路とする光回路素子を作成した。

両側の端面を鏡面研磨し該端面よりの先入出射を可能と
しＳＨＧ素子とした。このＳＨＧ素子は、（（λ＋０．
１）Ｎ２／（λ３Ｔ））・０．５２の場合に相当する。

このＳＨＧ素子について、波長０．９０μｍ、５０ｍＷ
の半導体レーザを、ＳＢＮ２５ｍ膜の光学軸（Ｚ軸）に
対しＯ＠の入射角で入射した場合のＳＨＧ変換効率を測
定したところ１７．８％であり、ＳＨＧ変換効率が極め
て優れたＳＨＧ素子であることが認められた。

実施例３−２ 前記実施例３−１と同様であるが、５ＢＮ２５薄膜の厚
さを０．３０ａｍとしたＳＨＧ素子を作成した。

このＳＨＯ素子は、 （（ハ０．１）Ｎｚ／（７３丁））・４．０の場合に相
当する。

このＳＨＧ素子について、実施例３−１と同様にＳ　Ｈ
Ｇ変換効率を測定したところ１．１％であり、ＳＨＧ変
換効率が充分優れたＳＨＯ素子であることが認められた
。

実施例３−３ 前記実施例３−１と同様であるが、５ＢＮ２５薄膜の厚
さを３．９５μｍとしたＳＨＧ素子を作成した。このＳ
ＨＧ素子は、 （（λ十０．１）Ｎ、　／（１１丁＞　）　、０．３の
場合に相当する。

このＳＨＧ素子について、実施例３−１と同様にＳＨＯ
変換効率を測定したところ４．５％であり、ＳＨＧ変換
効率が充分優れた５）ＩＣ素子であることが認められた
。

実施例４−１ 基本波レーザ光波長（λ）を０．６７μｍとしたとき、
基本波レーザ光波長における常光屈折率（ｎ■１）が１
．８６０、第２高調波波長における異常光屈折率（ｎｉ
ｌｍりが１．８２２であるＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）単
結基板に、液相エピタキシャル成長法により基本波レー
ザ光波長における常光屈折率（ｎ＠Ｆｌ　）が２．３２
０、第２高調波波長における異常光屈折率（ｎｓＦｉ）
が２．３１９であるＫＮｂＯ３単結晶薄膜を４゜１０μ
ｍの厚さに成長させ、この薄膜をスラブ型導波路とする
光回路素子を作成した１両側の端面を鏡面研磨し該端面
よりの光入出射を可能としＳＨＧ素子とした。この５Ｉ
ＩＧ素子は、 （（λ十０．１）Ｎ、　／（λ冒）　ｌ　＝０．６７の
場合に相当する。

このＳＨＧ素子について、入射角９０’で、波長０．６
７μｍ、５ｍＷの半導体レーザを光源とした場合のＳＨ
Ｇ変換効率を測定したところ１３．８％であり、Ｓ　Ｈ
Ｇ変換効率が極めて優れたＳ　ＨＧ素子であることが認
められた。

実施例４−２ 前記実施例４−１と同様であるが、ＫＴＰＩ膜の厚さを
０．６９μｍとした５ｒ（Ｇ素子を作成した。

このＳＨＧ素子は、 （（λ＋０．１）Ｎｚ／（λ３Ｔ）　）　＝４．０の場
合に相当する。

このＳＨＧ素子について、実施例３−１と同様にＳ　Ｈ
Ｇ変換効率を測定したところ１．１％であり、ＳＨＧ変
換効率が充分価れたＳＨＧ素子であることが認められた
。

実施例４−３ 前記実施例４−１と同様であるが、ＫＴＰ薄膜の厚さを
９．１８μｍとしたＳＨＯ素子を作成した。

このＳＨＧ素子は、 （（λ十０．１）Ｎｚ／（７３丁））・０．３の場合に
相当する。

このＳＨＧ素子について、実施例３−１と同様にＳＨＯ
変換効率を測定したところ１．２％であり、ＳＨＧ変換
効率が充分価れたＳＨＧ素子であることが認められた。

実施例５−１ 基本波レーザ光波長（λ）を０．４８８μｍとしたとき
、基本波レーザ光波長における常光屈折率（ｎ、ｓｔ　
）が１．９６５、第２高調波波長ニオケル異常光屈折率
（ｎｓａ！　）が１．９７９であるＬ　Ｂ　Ｏ（ＬｉＢ
、０．）基板に、ＲＦスパッタ法により基本波レーザ光
波長における常光屈折率（ｎｏ□）が２．２６２１、第
２高調波波長における異常光屈折率（ｎ＊Ｆ！　）が２
．２５６であるＢＢＯ（β−ＢａＢＯＪ　薄膜を５．２
４μｍの厚さに成長させ、この薄膜をスラブ型導波路と
する光回路素子を作成した０両側の端面を鏡面研磨し該
端面よりの光入出射を可能とじＳＨＧ素子とした。この
ＳＨＧ素子は、 （（λ司、１）Ｎ、　／（λ１↑）　ｌ　＝　０．９０
の場合に相当する。

このＳＨＯ素子について、波長０．４８８μｍ、１００
ｍＷのＡｒレーザを、Ｂ　Ｂ　Ｏｉ’＃膜の光学軸（Ｚ
軸）に対しＯｏの入射角で入射した場合のＳＨＧ変換効
率を測定したところ３３．４％であり、ＳＨＧ変換効率
が撓めて優れたＳ　ＨＧ素子であることが認められた。

実施例５−２ 前記実施例５−１と同様であるが、ＢＢＯＦ！膜の厚さ
を１．１８μｍとしたＳＨＧ素子を作成した。

このＳＨＧ素子は、 （（λ十０．１）Ｎｘ／（λ１Ｔ））・４．０の場合に
相当する。

このＳＨＣ，素子について、実施例５−１と同様にＳＨ
Ｇ変換効率を測定したところ２．８％であり、ＳＨＯ変
換効率が充分価れたＳＨＧ素子であることが認められた
。

実施例５−３ 前記実施例５−１と同様であるが、ＢＢＯ薄膜の厚さを
１５．７３μｍとしたＳＨＧ素子を作成した。

このＳＨＧ素子は、 （（λ十０．１）Ｎｚ／（λ５Ｔ））・０．３の場合に
相当する。

このＳＨＧ素子について、実施例５−１と同様にＳＨＧ
変換効率を測定したところ２．２％であり、ＳＨＧ変換
効率が充分価れたＳＨＯ素子であることが認められた。

実施例６ （１）　　基本波レーザ光波長（λ）を０．８３ｐｍと
したとき基本波レーザ光波長における常光屈折率（ｎ６
１１　）が２．１５１、第２高調波における異常屈折率
（・ｎ、ｓｔ　）が２．２６１である厚さ０６５ＩＩＩ
ｌのＺカッ）ＬｉＴａＯ，単結晶基板の上に液相エビキ
ャシタル成長法により基本波レーザ光波長における常光
屈折率（ｎｏｖ＋　）が２．２６４、第２高調波におけ
る異常屈折率（ｎ＊ｙよ）が２゜２６３であるＬｉＮｂ
０．薄膜を成長させた後、表面を鏡面研磨し、このＬｉ
Ｎｂ０．薄膜を導波層とするスラブ型導波路を作成した
。

（２）前期スラブ型導波路のＩＢ！厚をスパンタエッチ
ングにより、膜厚２．５０Ｉｍ±０．０５μｍに調整し
た。

（３）　　ｆ２）で憇得たスラブ型導波路の両端面をパ
フ研磨により鏡面研磨して単面からの先入出射を可能と
し第２高調波発生素子とした。

このようにして得られた本発明の第２高調波発生素子（
ＳＨＧ素子）を用い、波長０．８３μｍ、５０ｍＷの半
導体レーザをＬｉＮｂ０ｚ単結晶薄膜の光学軸（Ｚ軸）
に対し９０＠の入射角で入射した場合のＳＨＧ変換効率
測定したところ５．６％であり、ＳＨＧ変換効率が極め
て優れたＳＨＧ素子であることが認められた。

実施例７ （１）ＲＦスパッタリング法により、厚さ０．５ｍのＺ
カッ）ＬｉＴａＯ，単結晶基板上に厚さ５゜０人のＭｇ
０ＩｌｌＱを形成し、熱拡散法によりＬｉＴａｇ、単結
晶表層にＭｇを拡散させた。基本波レーザ光波長λを０
．８３μｍとしたとき、Ｍｇ拡散ＬｉＴａＯ５基板の常
光屈折率（ｎ　ａｌｌ）は２゜１５３、第２高調波λ／
２におけるＭｇ拡散ＬｉＴａＯ３基板の異常光屈折率（
ｎｅｓｔ）は２．２７２となった。

この基板の上に液相エピタキシャル成長法により基本波
レーザ光波長λを０．８３としたとき常光屈折率（ｎ（
ＩＦ＋　）が２．２５２、第２高調波における異常光屈
折率（ｎ＊Ｆ！　）が２．２５３であるＭｇ、Ｎａ　（
それぞれ６ｍｏ　１％、１ｍｏ１％）固溶ＬｉＮｂＯ５
単結晶薄膜を成長させた後、表面を鏡面研磨し、このＬ
ｉＮｂＯ５薄膜を導波路とするスラブ型導波路を作成し
た。

（２）　　（＋）で得たスラブ型導波路の膜厚をイオン
ビームエツチングにより、２．２３±０．０５μｍに調
整した。

（３）前記（１）及び（２）で得られたスラブ型導波路
上にフォトリソグラフィーとＲＦスパッタリングにより
Ｔｉ導波路パターンを形成し、これをエツチングマスク
として、イオンビームエツチングした後、Ｔｉエツチン
グマスクを除去しさらにイオンビームエツチングするこ
とにより、輻１０μｍ、膜厚２．２３上０．０５ａｍ、
段差ＩＩＩｍのリッヂ型のチャンネル型導波路を作成し
た。

（４）　　（３）で得られたチャンネル型導波路の両端
面をパフ研磨により鏡面研磨して端面からの先入出射を
可能とし第２高調波発生素子（ＳＨＧ素子）とした。

このＳＨＧ素子について、波長０．８３μｍ１４０ｍＷ
の半導体レーザを単結晶薄膜の結晶軸（Ｚ軸）に対して
９０°の角度で入射した場合のＳ　ＨＧ変換効率を測定
したところ１８．５％であり、非常に高い効率が得られ
た。

実施例８ （１）基本波レーザ光波長（λ）を０．８３μｍとした
とき、基本波レーザ光波長における常光屈折率（ｎｏＪ
が２．１５Ｌ第２高調波波長における異常光屈折率（ｎ
□２）が２．２６１である厚さ０．５ｍのＸカットＬｉ
ＴａＯ５単結晶基板上に、液相エピタキシャル成長法に
より基本波レーザ光波長における常光屈折率（ｎ　０Ｆ
Ｉ）が２，２７０、第２高調波波長における異常光屈折
率（ｎ　ａｒｔ）が２．２６３であるＮｄ５Ｎａをそれ
ぞれ１ｍｏ１％固溶させたＬ　ｉＮ　ｂ　Ｏｘ単結晶薄
膜を成長させた後、表面を鏡面研磨し、この薄膜を導波
層とするスラブ型導波路を作成した。

（２）　　（１）で得たスラブ型導波路の膜厚をイオン
ビームエツチングにより、膜厚２．３０±０．０３μｍ
に調整した。

（３）前記（１）及び（２）で得たスラブ型導波路を実
施例６の（３）と同様の方法にて幅１０μｍ、膜厚２．
３０±０．０３μｍ、段差１ｕ、ｍのリッジ型のチャン
ネル型導波路を作成した。

（４）　　（１）で得られたチャンネル型導波路の両端
面をパフ研磨により鏡面研磨して端面からの先入出射を
可能とし第２高調波発生素子（ＳＨＧ素子）とした。

このＳＨＧ素子について、波長０．８３μｍ５４０ｍＷ
の半導体レーザを端結晶薄膜の結晶軸（Ｚ軸）に対して
９０°の角度で入射した場合のＳ　ＨＧ変換効率を測定
したところ２５．６％であリ、非常に高い効率が得られ
た。

実施例９ （１）ＲＦスパッタリング法により、厚さ０．５ｍのＹ
カッ）ＬｉＴａＯ，単結晶基板上に厚さ１μｍのｖ２０
．薄膜を形成し、熱拡散法によりＬｉＴ　ａ　Ｏｘ単結
晶表層に■を拡散させた。基本波レーザ光波長λを０．
８３μｍとしたとき、■拡散ＬｉＴａ０．基板の常光屈
折率（ｎ　ｏｓ＋）は２．　１５３、第２高調波λ／２
におけるＶ拡散ＬｉＴａＯ３基板の異常光屈折率（ｎ　
＊＊＊）は２．２７２となった。

この基板上に液相エピタキシャル成長法より、基本波レ
ーザ光波長λを０．８３μｍとしたとき常光屈折率（ｎ
ｏＦＩ　）が２．２８１、第２高調波における異常光屈
折率（ｆｌａＦ！　）が２．２７６であるＭｇ、Ｎｄ　
（それぞれ５ｍｏ　１％、２ｍｏ　１％）固溶ＬｉＮｂ
０．単結晶薄膜を成長させた後、表面を鏡面研磨しこの
Ｍｇ、Ｎｄ固１９ＬｉＮｂ。

、薄膜を導波層とするスラブ型導波路を作成した。

（２）　　（１）で得たスラブ型導波路の膜厚をプラズ
マエツチングにより、膜厚２．１３±０．０４μｍに調
整した。

（３）前記（１）及び（２）で得たスラブ型導波路上に
フォトリソグラフィーとＲＦスパッタリングによりＴ１
導波路パターンを形成し、これをエツチングマスクとし
てプラズマエツチングすることにより輻１０μｍ、膜厚
２．１３±０．０４μｍ段差Ｉμｍのリッジ型のチャン
ネル型導波路を作成した。

（４）　　（３）で得られたチャンネル型導波路の両端
面をパフ研磨により鏡面研磨して単面からの光入出射を
可能とし第２高調波発生素子（ＳＨＧ素子）とした。

このＳＨＧ素子について、波長０．８３μｍ。

５０ｍＷの半導体レーザを単結晶薄膜の結晶軸（Ｚ軸）
に対して９０°の角度で入射した場合のＳＨＧ変換効率
を測定したところ２３．１％であり、非常に高い効率が
得られた。

実施例１０ （１）　　実施例８で得られたチャンネル型導波路の上
にＲＦスパッタ法により基本レーザ光波長における常光
屈折率（ｎＯｃｌ）が１，９００、第２高調波における
異常光屈折率（ｎＯｃｌ　）が１．　９００である。Ｚ
ｎＯ薄膜を５μｍの厚さに形成して、ＺｎＯ薄膜をクラ
ッド層とする三層構造のチャンネル型導波路とした。

（２）　　（１）得られたチャンネル型導波路の両端面
をノマフ研磨とし第２高調波発生素子とした。

このようにして得られた本発明の第２高調波発生素子（
ＳＨＧ素子）を用い、波長０．８３μｍ、５０ｍＷの半
導体レーザをＬｉＮｂＯ５単結晶薄膜膜の光学軸（Ｚ軸
）に対し９０°の入射角で入射した場合のＳＨＧ変換効
率測定したところ１７゜３％であり、ＳＨＧ変換効率が
極めて優れてＳＨＧ素子であることが認められた。

実施例１１ （１１ＰＩＥさ０．５ｍの光学グレードＺカットのＬｉ
Ｎｂ０ｉ単結晶基板の上にＲＦスパッタ法により膜１ｃ
Ｊ、５μｍのＬｉＴａ０ｚ単結晶薄膜を形成した。

このようにして得られた基板の基本波レーザ光波長λを
０．８３μｍとしたときの常光屈折率（ｎ。ｓ＋）は２
．１５１１、第２高調波λ／２における異常光屈折率（
ｎ、１□）は２．２５１１となった。

（２）　　（１）で得られた基板上に液相エピタキシャ
ル成長法により基本波レーザ光波長λを０，８３μｍと
したとき常光屈折率（ｎｏｖ＋　）が２，２８１、第２
高調波における異常光屈折率（ｎａｖｙ　）が２゜２７
６であるＭｇ、Ｎｄ　（それぞれ５ｍｏ　１％、２（ｎ
ｏ　１％）固溶ＬｉＮｂ０．単結晶薄膜を成長させた後
、表面を鏡面研磨しこのＭｇ、Ｎｄ固溶ＬｉＮｂＯ５薄
膜を導波層とするスラブ型導波路を作成した。

（３）　　（２）で得たスラブ型導波路の膜厚をプラズ
マエツチングにより、膜厚２．４７±０．０４μｍに調
整した。

（４）前記（２）及び（３）で得たスラブ型導波路上に
フォトリソグラフィーとＲＦスパッタリングによりＴｉ
導波路パターンを形成し、これを工・νチングマスクと
してプラズマエツチングすることにより輻１０μｍ、膜
厚２．４７±０．０４μｍ段差１μｍのリンジ型のチャ
ンぶル型導波路を作成した。

（５）　　（４１で得られたチャンネル型導波路の両端
面をパフ研磨により鏡面研磨して単面からの光入出射を
可能とし第２高調波発生素子（ＳＨＧ素子）とした。

このＳＨＯ素子について、波長０．８３μｍ、５０ｍＷ
の半導体レーザを単結晶Ｉｎ々の結晶軸（Ｚ軸）に対し
て９０°の角度で入射した場合のＳＨＧ変換効率を測定
したところ２９．２％であり、ひしように高い効率が得
られた。

実施例１２ （］）実施例８で得られたチャンネル型導波路からなる
ＳＨＣ素子を、半導体レーザの発光領域とチャンネル型
導波路の一方の端面とを向合わせて精密に位置合わせし
た後、ソリコンブロック上に、半導体レーザチップとＳ
ＨＣ；Ｔ素子を紫外線硬化樹脂を用いて固定した。

さらに半導体レーザの上下面の電極にワイアをボンディ
ングして、駆動電力を供給できるようにした。

（２）　　このようにして半導体レーザとＳＨＧ素子を
一体化した後、図１のように金属性の気密封止パッケー
ジの中に入れ、外部ピンとワイヤを電気的に接続して外
部ピンにより動作電力を供給できるようにすると共に、
波長選択性のガラス窓を設けたキャップを被せて、内部
を高純度窒素ガス雰囲気で気密封止した。

このようにして本発明の第２高調波発生素子を用いて作
成した気密封止パッケージ型素子に半導体レーザからの
出力が４８．０ｍＷとなる動作電圧を加えた時、ガラス
窓から出射する第２高調波の出力は、４．６ｍＷ、また
半導体レーザの出力は、０．０１ｍＷとなり、第２高調
波を効率良く取り出すことができた。

（発明の効果） 以上延べたように、本発明によれば、橿めて高いＳ　Ｈ
Ｇ変換効率を有する′ｉｉＩ膜導波路構造のＳＨＧ素子
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例Ｉ２で得られた気密封止パンケージ素子
の概略図である。 第２図はリッジ型ＳＨＧ素子の概略図である。 １　　波長選択フィルター ２　　封止キャップ ３　　ＳＨＧデバイス ４　　固定ベース ５　　半導体レーザチップ ロ　　ヒートシンク ７　　マウント ８　　　リードピン ９　　膜厚（導波路パターンの厚み：Ｔμｍ）１０　　
　導波路パターンに設けられた段差１１　　　基板 １２−スラブ型導波層の厚み（膜厚から段差を引いた厚
み）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に薄膜導波層が形成されてなる第２高調波発
   生素子であって、基本波レーザー光波長（λμｍ）、薄
   膜導波層の膜厚（Ｔμｍ）、基本波レーザー光波長（λ
   μｍ）における基板の常光屈折率（ｎ＿ｅ＿Ｓ＿１）、
   基本波レーザー光波長（λμｍ）における薄膜導波層の
   常光屈折率（ｎ＿ｅ＿Ｆ＿１）、第２高調波波長（λμ
   ｍ／２）における基板の異常光屈折率（ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２
   ）および第２高調波波長（λμｍ／２）における薄膜導
   波層の異常光屈折率（ｎ＿ｅ＿Ｆ＿２）が、 ［（ｎ＿ｅ＿Ｆ＿１−ｎ＿ｅ＿Ｓ＿１）／（ｎ＿ｅ＿Ｆ
   ＿２−ｎ＿ｅ＿Ｆ＿２）］＞２の場合、０．０２≦（λ
   ＋０．１）Ｎ＿１／λ＾３Ｔ≦６．０・・・（Ａ）ある
   いは、 （ｎ＿Ｇ＿Ｆ＿１−ｎ＿Ｇ＿Ｓ＿１） ≦２の場合、 （ｎ＿ｅ＿Ｆ＿２−ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２） ０．０５≦（λ＋０．１）Ｎ＿２／λ＾３Ｔ≦５．０・
   ・・（Ｂ）のいずれかの関係式で表されることを特徴と
   する第２高調波発生素子。 ただし、上記式（Ａ）中のＮ＿１は、 Ｎ＿１＝（ｎ＿ｅ＿Ｆ＿２−ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２）／（ｎ＿
   Ｇ＿Ｆ＿１−ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２）であり、また、上記式（
   Ｂ）中のＮ＿２は、 Ｎ＿２＝（ｎ＿ｅ＿Ｆ＿２−ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２）／（ｎ＿
   Ｇ＿Ｆ＿１−ｎ＿Ｇ＿Ｓ＿１）である。 ２、前記薄膜導波層の光学軸（Ｚ軸）に対する基本波レ
   ーザー光の入射角（θ）が０±１５°あるいは９０±１
   ５°である請求項１記載の第２高調波発生素子。 ３、基板上に薄膜導波層が形成されてなる第２高調波発
   生素子であって、 前記薄膜導波層は、基板上に形成された薄膜が以下の関
   係式（Ａ）あるいは（Ｂ）のいずれかを満たすようドラ
   イエッチングにより膜厚調整されたものであることを特
   徴とする第２高調波発生素子。 （ｎ＿Ｇ＿Ｆ＿１−ｎ＿Ｇ＿Ｓ＿１）／（ｎ＿ｅ＿Ｆ＿
   ２−ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２）＞２の場合、０．０２≦（λ＋０
   ．１）Ｎ＿１／λ＾３Ｔ≦６．０・・・（Ａ）（ｎ＿Ｇ
   ＿Ｆ＿１−ｎ＿Ｇ＿Ｓ＿１）／（ｎ＿ｅ＿Ｆ＿２−ｎ＿
   ｅ＿Ｓ＿２）≦２の場合、０．０５≦（λ＋０．１）Ｎ
   ＿２／λ＾３Ｔ≦５．０・・・（Ｂ）ただし、 Ｔμｍ：薄膜導波層の膜厚、 λμｍ：基本波レーザー光波長、 ｎ＿Ｇ＿Ｓ＿１：基本波レーザー光波長（λμｍ）にお
   ける基板の常光屈折率、 ｎ＿Ｇ＿Ｆ＿１：基本波レーザー光波長（λμｍ）にお
   ける薄膜導波層の常光屈折率、 ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２：第２高調波波長（λμｍ／２）におけ
   る基板の異常光屈折率、 ｎ＿ｅ＿Ｆ＿２：第２高調波波長（λμｍ／２）におけ
   る薄膜導波層の異常光屈折率、 上記式（Ａ）中のＮ＿１は、 Ｎ＿１＝（ｎ＿ｅ＿Ｆ＿２−ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２）／（ｎ＿
   Ｇ＿Ｆ＿１−ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２）であり、また、上記式（
   Ｂ）中のＮ＿２は、 Ｎ＿２＝（ｎ＿ｅ＿Ｆ＿２−ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２）／（ｎ＿
   Ｇ＿Ｆ＿１−ｎ＿Ｇ＿Ｓ＿１）である。 ４、前記薄膜導波層の光学軸（Ｚ軸）に対する基本波レ
   ーザー光の入射角（θ）が０±１５°あるいは９０±１
   ５°である請求項３記載の第２高調波発生素子。 ５、前記ドライエッチングは、イオンビームエッチング
   である請求項３に記載の第２高調波発生、素子。 ６、前記ドライエッチングは、プラズマエッチング、反
   応性イオンビームエッチング、スパッタエッチングから
   選ばれる請求項３に記載の第２高調波発生素子。 ７、前記薄膜導波層は、チャンネル型導波層である請求
   項３に記載の第２高調波発生素子。 ８、前記チャンネル型導波層はリッジ型である請求項７
   に記載の第２高調波発生素子。 ９、基板上に薄膜導波層が形成された第２高調波発生素
   子を製造するにあたり、 基板上に薄膜を形成した後、前記薄膜をドライエッチン
   グすることにより、以下の関係式（Ａ）あるいは（Ｂ）
   のいずれかを満たすよう膜厚調整して前記薄膜を薄膜導
   波層とすることを特徴とする第２高調波発生素子の製造
   方法。 （ｎ＿Ｇ＿Ｆ＿１−ｎ＿Ｇ＿Ｓ＿１）／（ｎ＿ｅ＿Ｆ＿
   ２−ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２）＞２の場合、０．０２≦（λ＋０
   ．１）Ｎ＿１／λ＾３Ｔ≦６．０・・・（Ａ）（ｎ＿Ｇ
   ＿Ｆ＿１−ｎ＿Ｇ＿Ｓ＿１）／（ｎ＿ｅ＿Ｆ＿２−ｎ＿
   ｅ＿Ｓ＿２）≦２の場合、０．０５≦（λ＋０．１）Ｎ
   ＿２／λ＾３Ｔ≦５．０・・・（Ｂ）ただし、 Ｔμｍ：薄膜導波層の膜厚、 λμｍ：基本波レーザー光波長、 ｎ＿Ｇ＿Ｓ＿１：基本波レーザー光波長（λμｍ）にお
   ける基板の常光屈折率、 ｎ＿Ｇ＿Ｆ＿１：基本波レーザー光波長（λμｍ）にお
   ける薄膜導波層の常光屈折率、 ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２：第２高調波波長（λμｍ／２）におけ
   る基板の異常光屈折率、 ｎ＿ｅ＿Ｆ＿２：第２高調波波長（λμｍ／２）におけ
   る薄膜導波層の異常光屈折率、 上記式（Ａ）中のＮ＿１は、 Ｎ＿１＝（ｎ＿ｅ＿Ｆ＿２−ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２）／（ｎ＿
   Ｇ＿Ｆ＿１−ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２）であり、また、上記式（
   Ｂ）中のＮ＿２は、 Ｎ＿２＝（ｎ＿ｅ＿Ｆ＿２−ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２）／（ｎ＿
   Ｇ＿Ｆ＿１−ｎ＿Ｇ＿Ｓ＿１）である。 １０、前記基板上に形成された薄膜にエッチングマスク
   を形成した後、ドライエッチングを行い、ついでエッチ
   ングマスクを除去することにより薄膜導波層に段差を形
   成する請求項９に記載の第２高調波発生素子の製造方法
   。 １１、前記エッチングマスクは、Ｔｉ薄膜である請求項
   １０に記載の第２高調波発生素子の製造方法。 １２、前記ドライエッチングは、イオンビームエッチン
   グである請求項９に記載の第２高調波発生素子の製造方
   法。 １３、前記ドライエッチングは、プラズマエッチング、
   反応性イオンビームエッチング、スパッタエッチング、
   から選ばれる請求項９に記載の第２高調波発生素子の製
   造方法。