JPH04104232A - Waveguide conversion optical element and production thereof - Google Patents

Waveguide conversion optical element and production thereof

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JPH04104232A
JPH04104232A JP22128290A JP22128290A JPH04104232A JP H04104232 A JPH04104232 A JP H04104232A JP 22128290 A JP22128290 A JP 22128290A JP 22128290 A JP22128290 A JP 22128290A JP H04104232 A JPH04104232 A JP H04104232A
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waveguide layer
layer
crystal
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玄一 波多腰
Masaru Kawachi
河内 勝
Yutaka Uematsu
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Abstract

PURPOSE:To prevent the degradation in conversion efficiency by compensating the phase mismatching in the direction perpendicular to an optical waveguide layer by the polarization inversion of the optical waveguide layer. CONSTITUTION:The optical waveguide layer 20 having the refractive index larger than the refractive index of an untreated crystal substrate 10 consisting of an LiNbO3 crystal (LN) as a nonlinear optical crystal is formed on this crystal substrate 10. A second harmonic wave 32 of lambda2(=lambda1/2) wavelength is radiated as Cerenkov radiation light into the substrate 10 by the nonlinear optical effect when a basic wave 31 of a wavelength lambda1 is made incident on the optical waveguide layer 20. The polarization of a part of the optical waveguide layer 20 has an inverted structure. The degradation in the polarization efficiency occurring in the phase mismatching in the perpendicular direction of the Cerenkov radiation system SHG is prevented in this way and the large conversion efficiency is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、非線形光学材料を用いた波長変換光学素子に
係わり、特に光導波層の分極方向の改良をはかった波長
変換光学素子及びその製造方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a wavelength conversion optical element using a nonlinear optical material, and in particular to a wavelength conversion device that improves the polarization direction of an optical waveguide layer. The present invention relates to an optical element and its manufacturing method.

(従来の技術) 近年、短波長光源を実現する手段として非線形光学結晶
を用いた光第2高調波発生(SHG)の研究が活発にな
っており、小型化、低消費電力化を目的として、基本波
に半導体レーザを用い、非線形光学結晶を導波路化する
試みが行われている。例えば、第14図に示したような
プロトン交換 LINbOi導波路を用いて、半導体レ
ーザの第2高調波としての青色光源が得られている(T
、Tan1uchl et al、 0ptoelec
tronics。
(Prior Art) In recent years, research on optical second harmonic generation (SHG) using nonlinear optical crystals has become active as a means of realizing short wavelength light sources, and with the aim of miniaturization and lower power consumption. Attempts have been made to use a semiconductor laser for the fundamental wave and to turn a nonlinear optical crystal into a waveguide. For example, a blue light source as the second harmonic of a semiconductor laser has been obtained using a proton-exchanged LINbOi waveguide as shown in FIG.
, Tanluchl et al.
tronics.

Vol、2. No、1. PP、53−58 (19
87))。この方式は、結晶基板1上に形成した光導波
層2に基本波3を入射し、チェレンコフ放射により第2
高調波4を導波路基板内へ放射させるもので、従来のS
HGに比べ、角度制御、温度制御等による位相整合が不
要であるという利点を持つ。
Vol.2. No, 1. PP, 53-58 (19
87)). In this method, a fundamental wave 3 is incident on an optical waveguide layer 2 formed on a crystal substrate 1, and a second wave is generated by Cerenkov radiation.
It radiates harmonic 4 into the waveguide substrate, which is similar to the conventional S
Compared to HG, it has the advantage that phase matching by angle control, temperature control, etc. is not required.

しかしながら、このチェレンコフ放射方式は導波層に垂
直方向の位相不整合があるため、変換効率は必ずしも大
きくない。導波層に垂直方向の位相不整合は導波路の層
構造に大きく影響されるが、従来のチェレンコフ放射方
式SHGでは、チェレンコフ放射条件を満たすように導
波路構造が決定されるため、変換効率を向上させるため
のパラメータ自由度は少なく、大きい変換効率が得られ
ないという問題点があった。
However, since this Cerenkov radiation method has a vertical phase mismatch in the waveguide layer, the conversion efficiency is not necessarily high. The phase mismatch in the direction perpendicular to the waveguide layer is greatly affected by the layer structure of the waveguide, but in conventional Cerenkov radiation SHG, the waveguide structure is determined to satisfy the Cerenkov radiation condition, so it is difficult to improve the conversion efficiency. There was a problem that there were few degrees of freedom in parameters for improvement, and high conversion efficiency could not be obtained.

(発明が解決しようとする課題) このように従来、チェレンコフ放射方式SHGでは、変
換効率を制御できるパラメータの自由度が少なく、大き
い変換効率が得られないという問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the conventional Cherenkov radiation type SHG has had a problem in that there is little freedom in parameters that can control conversion efficiency, and high conversion efficiency cannot be obtained.

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、チェレンコフ放射方式SHGにおい
て垂直方向の位相不整合に起因する変換効率の低下を防
止することができ、変換効率の向上をはかり得る波長変
換光学素子及びその製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to prevent a reduction in conversion efficiency due to vertical phase mismatch in Cerenkov radiation SHG, and to improve conversion efficiency. An object of the present invention is to provide a wavelength conversion optical element that can be improved and a method for manufacturing the same.

[発明の構成] (課題を解決するだめの手段) 本発明の骨子は、光導波層に垂直方向の位相不整合を、
光導波路層の分極反転により補償して、変換効率を向上
させることにある。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The gist of the present invention is to provide a vertical phase mismatch in an optical waveguide layer.
The purpose is to improve conversion efficiency by compensating by polarization inversion of the optical waveguide layer.

即ち本発明は、光学結晶からなる結晶基板上に該基板よ
り屈折率の大きな光導波層を形成し、且つ基板及び光導
波層の少なくとも一方を非線形光学結晶で構成した光導
波路型波長変換光学素子において、光導波層の少なくと
も一部の分極方向を、基板の分極方向と反転させるよう
にしたものである。
That is, the present invention provides an optical waveguide-type wavelength conversion optical element in which an optical waveguide layer having a higher refractive index than the substrate is formed on a crystal substrate made of an optical crystal, and at least one of the substrate and the optical waveguide layer is made of a nonlinear optical crystal. In the optical waveguide layer, the polarization direction of at least a portion of the optical waveguide layer is reversed from the polarization direction of the substrate.

より具体的には本発明は、上記の光導波路型波長変換光
学素子において、光導波層を2つの誘電体層を積層して
構成し、基板側の誘電体層の分極方向を基板の分極方向
と逆に、基板と反対側の誘電体層の分極方向を基板の分
極方向と同じに設定するようにしたものである。
More specifically, the present invention provides the optical waveguide type wavelength conversion optical element described above, in which the optical waveguide layer is constructed by laminating two dielectric layers, and the polarization direction of the dielectric layer on the substrate side is set to the polarization direction of the substrate. Conversely, the polarization direction of the dielectric layer on the opposite side of the substrate is set to be the same as the polarization direction of the substrate.

また本発明は、光学結晶からなる結晶基板上に該基板よ
り屈折率の大きな光導波層を形成し、且つ基板及び光導
波層の少なくとも一方を非線形光学結晶で構成した光導
波路型波長変換光学素子の製造方法において、光導波層
と基板とのキュリー点の差を利用し、光導波層の少なく
とも一部に基板の分極方向と反転した分極反転層を形成
するようにした方法である。
The present invention also provides an optical waveguide type wavelength conversion optical element in which an optical waveguide layer having a higher refractive index than the substrate is formed on a crystal substrate made of an optical crystal, and at least one of the substrate and the optical waveguide layer is formed of a nonlinear optical crystal. In this manufacturing method, the difference in Curie points between the optical waveguide layer and the substrate is utilized to form a polarization inversion layer, which is reversed in the polarization direction of the substrate, on at least a portion of the optical waveguide layer.

より具体的には本発明は、上記の光導波路型波長変換光
学素子の製造方法において、光導波層の一部として基板
上に該基板よりもキュリー点が低い第1の誘電体層を形
成したのち、この第1の誘電体層に電界を印加すると共
に、該誘電体層のキュリー点よりも高く基板のキュリー
点よりも低い温度で熱処理を施し、第1の誘電体層の分
極方向を基板の分極方向と反転させ、次いで光導波層の
一部として第1の誘電体層上に該誘電体層よりもキュリ
ー点が低い第2の誘電体層を形成し、次いでこの第2の
誘電体層に電界を印加すると共に、第2の誘電体層のキ
ュリー点よりも高く第1の誘電体層のキュリー点よりも
低い温度で熱処理を施し、第2の誘電体層の分極方向を
基板の分極方向と一致させるようにした方法である。
More specifically, the present invention provides the method for manufacturing the optical waveguide type wavelength conversion optical element described above, in which a first dielectric layer having a Curie point lower than that of the substrate is formed on the substrate as part of the optical waveguide layer. Thereafter, an electric field is applied to this first dielectric layer, and heat treatment is performed at a temperature higher than the Curie point of the dielectric layer and lower than the Curie point of the substrate, so that the polarization direction of the first dielectric layer is changed to the direction of the substrate. Then, a second dielectric layer having a Curie point lower than that of the dielectric layer is formed on the first dielectric layer as a part of the optical waveguide layer, and then this second dielectric layer is While applying an electric field to the layer, heat treatment is performed at a temperature higher than the Curie point of the second dielectric layer and lower than the Curie point of the first dielectric layer, thereby changing the polarization direction of the second dielectric layer to that of the substrate. This method is made to match the polarization direction.

さらに本発明は、光導波層のキュリー点を制御する手段
として、該光導波層の構成材料の組成比を異ならせる、
又は該光導波層にドープする不純物量を異ならせること
を特徴としている。
Furthermore, the present invention provides a means for controlling the Curie point of the optical waveguide layer, which includes varying the composition ratio of the constituent materials of the optical waveguide layer.
Alternatively, the optical waveguide layer may be doped with different amounts of impurities.

(作用) 本発明によれば、光導波層内に分極が反転した部分を設
けることにより、チェレンコフ放射方式SHGにおいて
、垂直方向の位相不整合に起因する変換効率の低下を防
止することができ、大きな変換効率を持つ波長変換素子
の実現が可能となる。また、基板と光導波層のキュリー
点の違いを利用することにより、光導波層のみに分極反
転層を容易に形成することができる。さらに、キュリー
点の異なる層構造を形成することにより、分極反転を容
易に実現することが可能となる。
(Function) According to the present invention, by providing a portion with reversed polarization in the optical waveguide layer, it is possible to prevent a reduction in conversion efficiency due to vertical phase mismatch in Cerenkov radiation SHG. It becomes possible to realize a wavelength conversion element with high conversion efficiency. Further, by utilizing the difference in Curie point between the substrate and the optical waveguide layer, the polarization inversion layer can be easily formed only on the optical waveguide layer. Furthermore, by forming a layered structure with different Curie points, polarization inversion can be easily achieved.

(実施例) 実施例を説明する前に、本発明の基本原理について説明
する。
(Example) Before describing the example, the basic principle of the present invention will be explained.

ます、波長変換光学素子は前記第14図に示したように
、非線形光学結晶からなる結晶基板1上に、基板1より
屈折率の大きい光導波層2を形成して構成される。この
光導波層2に波長λ1の基本波3が入射すると、非線形
光学効果により波長λ2 (−λ、/2)の第2高調波
4がチェレンコフ放射光として基板1内に放射される。
First, as shown in FIG. 14, the wavelength conversion optical element is constructed by forming an optical waveguide layer 2 having a higher refractive index than the substrate 1 on a crystal substrate 1 made of a nonlinear optical crystal. When a fundamental wave 3 with a wavelength λ1 is incident on the optical waveguide layer 2, a second harmonic wave 4 with a wavelength λ2 (−λ, /2) is emitted into the substrate 1 as Cherenkov radiation due to a nonlinear optical effect.

波長21及びλ2に対する基板1の屈折率をそれぞれn
lr  02とすると基板1及び光導波層2から成る導
波路の実効屈折率n EPPがn+ <nEFP <n
2        ”’■を満たすように光導波層2の
屈折率n6が選ばれている。
The refractive index of the substrate 1 for wavelengths 21 and λ2 is n
When lr is 02, the effective refractive index n EPP of the waveguide consisting of the substrate 1 and the optical waveguide layer 2 is n+ <nEFP <n
The refractive index n6 of the optical waveguide layer 2 is selected so as to satisfy 2'''■.

一般にチェレンコフ放射型SHG素子においては、■式
の条件を満たすように設計された場合、縦方向の各場所
における変換効率ηを計算すると第13図に実線で示す
ようになる。この図から判かるようにηは場所により符
号が反転しており、全体として変換効率への寄与は打ち
消し合っている。従って、この符号が反転している部分
で、分極が反転している構造を用いれば、変換効率が向
上することになる。本発明はこの点を考慮してなされた
もので、第13図中破線A、Bに示すような特性が得ら
れるように分極反転を行ったものである。
In general, in a Cherenkov radiation type SHG element, when it is designed to satisfy the condition of equation (2), the conversion efficiency η at each location in the vertical direction is calculated as shown by the solid line in FIG. 13. As can be seen from this figure, the sign of η is reversed depending on the location, and the contributions to the conversion efficiency cancel each other out as a whole. Therefore, if a structure in which the polarization is reversed in the portion where the sign is reversed is used, the conversion efficiency will be improved. The present invention has been made with this point in mind, and the polarization is inverted so as to obtain the characteristics shown by broken lines A and B in FIG. 13.

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例に係わる波長変換光学素
子の概略構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a wavelength conversion optical element according to a first embodiment of the present invention.

図中10は非線形光学結晶としてL i N b O3
結晶(以下LNと略す)からなる結晶基板であり、この
基板10の上に未処理の基板1oより屈折率の大きい光
導波層2oが形成されている。
In the figure, 10 is L i N b O3 as a nonlinear optical crystal.
This is a crystal substrate made of crystal (hereinafter abbreviated as LN), and an optical waveguide layer 2o having a higher refractive index than the untreated substrate 1o is formed on this substrate 10.

この光導波層20の屈折率nQは、前記■式が成立する
ように選ばれており、光導波層2oに波長λ1の基本波
31が入射すると、非線形光学効果により波長λ2 (
−λ1/2)の第2高調波32がチェレンコフ放射光と
して基板10内に放射されるものとなっている。
The refractive index nQ of this optical waveguide layer 20 is selected so that the above-mentioned formula (2) holds true, and when the fundamental wave 31 with a wavelength λ1 is incident on the optical waveguide layer 2o, a nonlinear optical effect causes a wavelength λ2 (
-λ1/2) is radiated into the substrate 10 as Cerenkov radiation.

ここで、本実施例の特徴は、光導波層20の一部の分極
が反転した構造を有することである。
Here, the feature of this embodiment is that the optical waveguide layer 20 has a structure in which the polarization of a part of the optical waveguide layer 20 is reversed.

即ち、光導波層20はキュリー点の異なる第1及び第2
の誘電体層21.22を積層して形成され、第1の誘電
体層21の分極方向は基板10とは逆方向に、第2の誘
電体層22の分極方向は基板10と同じ方向になってい
る。
That is, the optical waveguide layer 20 has first and second layers having different Curie points.
The first dielectric layer 21 is polarized in the opposite direction to the substrate 10, and the second dielectric layer 22 is polarized in the same direction as the substrate 10. It has become.

このような構成であれば、第1の誘電体層21の分極方
向を基板10と逆方向にしていることから、前記第13
図に示す変換効率への寄与係数ηにおいて、光導波層2
0において符号が反転している部分を破線Aに示すよう
に正にすることができる。このため、全体としての変換
効率への寄与を大きくすることができ、変換効率の向上
をはかることができる。
With such a configuration, since the polarization direction of the first dielectric layer 21 is opposite to that of the substrate 10, the thirteenth
At the contribution coefficient η to the conversion efficiency shown in the figure, the optical waveguide layer 2
The part whose sign is inverted at 0 can be made positive as shown by the broken line A. Therefore, the contribution to the overall conversion efficiency can be increased, and the conversion efficiency can be improved.

次に、本実施例素子の製造方法について説明する。Next, a method of manufacturing the device of this example will be explained.

誘電体結晶のキュリー点は結晶の組成比の差及び不純物
の存在により異なることが知られている(Bergwa
n et at、 Appl、 Phys Lett、
、 12゜92、(1988) )。例えば、LN結晶
においては結晶内のLiとNb原子数の比率を変えるこ
とによりキュリー点が変化する。
It is known that the Curie point of a dielectric crystal varies depending on the composition ratio of the crystal and the presence of impurities (Bergwa et al.
net at, Appl, Phys Lett,
, 12°92, (1988)). For example, in an LN crystal, the Curie point changes by changing the ratio of the number of Li and Nb atoms in the crystal.

そこで本実施例では、まず第2図(a)に示すように、
MgO添加LN結晶を基板10としてV2O5をフラッ
クスとした液相エピタキシャル法により例えば800℃
で約0.2μmの厚みに第1の誘電体層21の成長を行
う。この時点では、誘電体層21の分極の向きは第2図
(a)に示すようにバラバラである。基板10としたL
Nはキュリー点が高く、この温度下に晒しても分極が変
化することはない。
Therefore, in this embodiment, first, as shown in FIG. 2(a),
By liquid phase epitaxial method using MgO-doped LN crystal as substrate 10 and V2O5 as flux, the temperature is, for example, 800°C.
The first dielectric layer 21 is grown to a thickness of about 0.2 μm. At this point, the polarization directions of the dielectric layer 21 are varied as shown in FIG. 2(a). L as the substrate 10
N has a high Curie point, and its polarization does not change even when exposed to this temperature.

次いで、第2図(b)に示すように、基板10及び誘電
体層21に金属膜41.42を形成し、直流電源43に
より基板10及び誘電体層21間に電圧を印加する。こ
の状態で、誘電体層21のキュリー点より高く基板10
のキュリー点より低い温度、例えば500℃で3〜5時
間熱処理を施す。その後、金属膜41.42を除去する
。誘電体層21のL i / N b原子比は、予めフ
ラックス内におけるLL/Nb比を調整しておくことに
より容易にNb過剰な結晶にすることが可能である。従
って、誘電体層21のキュリー点は低く、500℃の熱
処理により第2図(C)に示すように容易に分極が揃う
。しかも、その向きは基板10とは逆方向となる。
Next, as shown in FIG. 2(b), metal films 41 and 42 are formed on the substrate 10 and the dielectric layer 21, and a voltage is applied between the substrate 10 and the dielectric layer 21 using the DC power source 43. In this state, the temperature of the substrate 10 is higher than the Curie point of the dielectric layer 21.
Heat treatment is performed at a temperature lower than the Curie point of, for example, 500° C. for 3 to 5 hours. After that, the metal films 41 and 42 are removed. The Li/Nb atomic ratio of the dielectric layer 21 can be easily made into crystals containing excessive Nb by adjusting the LL/Nb ratio in the flux in advance. Therefore, the Curie point of the dielectric layer 21 is low, and the polarization can be easily aligned by heat treatment at 500° C. as shown in FIG. 2(C). Moreover, its direction is opposite to that of the substrate 10.

次いで、第2図(d)に示すように、第1の誘電体層2
1上に液相エピタキシャル法により第2の誘電体層22
を成長する。この第2の誘電体層22は第1の層21よ
りもNb過剰にし、キュリー点を第1の誘電体層21よ
りも低いものにする。
Next, as shown in FIG. 2(d), the first dielectric layer 2
1, a second dielectric layer 22 is formed by a liquid phase epitaxial method.
grow. The second dielectric layer 22 has an excess of Nb than the first layer 21 and has a Curie point lower than that of the first dielectric layer 21 .

次いで、第2図(e)に示すように、基板10及び第2
の誘電体層22に再び金属膜 44.45を形成し、直
流電源46により基板10及び誘電体層22間に電圧を
印加する。この状態で、例えば400℃(第1の層21
のキュリー点より低く、第2の層22のキュリー点より
も高い温度)で3〜5時間熱処理を施す。このとき、第
1の読本体層21の分極は変化せず、第2の誘電体層2
2の分極が容易に揃う。しかも、その向きは基板10と
同じ方向となる。
Next, as shown in FIG. 2(e), the substrate 10 and the second
A metal film 44, 45 is again formed on the dielectric layer 22, and a voltage is applied between the substrate 10 and the dielectric layer 22 using the DC power supply 46. In this state, for example, 400°C (first layer 21
The heat treatment is performed at a temperature lower than the Curie point of the second layer 22 and higher than the Curie point of the second layer 22 for 3 to 5 hours. At this time, the polarization of the first reading body layer 21 does not change, and the polarization of the second dielectric layer 21 does not change.
The polarizations of 2 are easily aligned. Moreover, its direction is the same as that of the substrate 10.

しかる後、屈折率の変化を条件0式に合うようにプロト
ン変換法等を約230℃で実施することにより、第3図
(a)に示すように光導波層20を形成し、波長変換光
学素子を作製する。
Thereafter, a proton conversion method or the like is carried out at about 230° C. so that the change in refractive index meets condition 0, thereby forming the optical waveguide layer 20 as shown in FIG. Fabricate the element.

なお、上記の例では、読本体層を2層としたが、第3図
(b)に示すように誘電体層を1層のみとし、この誘電
体層21の分極を反転させるようにしてもよい。この場
合、前記第13図における導波層部分の変換効率寄与係
数が全体的に反転するが、該部分では正よりも負の方が
大きいので、これを反転させることにより変換効率は向
上することになる。また、この実施例では、誘電体層2
1.22の形成に液相エピタキシャル法を用いたが、M
OCvD法やMBE法等の他の成長法を用いることも可
能である。
In the above example, the reading body layer is made of two layers, but as shown in FIG. good. In this case, the conversion efficiency contribution coefficient of the waveguide layer portion in FIG. 13 is completely reversed, but since the negative value is larger than the positive value in this portion, the conversion efficiency can be improved by reversing this. become. Furthermore, in this embodiment, the dielectric layer 2
A liquid phase epitaxial method was used to form 1.22, but M
It is also possible to use other growth methods such as the OCvD method or the MBE method.

このように本実施例によれば、光導波層20を構成する
誘電体層21.22のキュリー点の差を利用することに
より、光導波層20内に分極反転層を形成することがで
き、光導波層20内における変換効率への寄与係数を高
めることができる。従って、変換効率の高い波長変換光
学素子を作製することが可能となる。
As described above, according to this embodiment, by utilizing the difference in the Curie points of the dielectric layers 21 and 22 constituting the optical waveguide layer 20, a polarization inversion layer can be formed within the optical waveguide layer 20. The contribution coefficient to the conversion efficiency within the optical waveguide layer 20 can be increased. Therefore, it becomes possible to produce a wavelength conversion optical element with high conversion efficiency.

第4図は本発明の第2の実施例の概略構成を示す断面図
である。なお、第1図と同一部分には同一符号を付して
、その詳しい説明は省略する。
FIG. 4 is a sectional view showing a schematic configuration of a second embodiment of the present invention. Note that the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.

この実施例が先の説明した第1の実施例と異なる点は、
光導波層のみでなく、基板側にも反転層を形成したこと
にある。即ち、基板10上に誘電体からなるバッファ層
11.12を形成すると共に、先の実施例と同様に光導
波層20を構成する誘電体層21.22を形成する。そ
して、これらの層11,12,21.22の分極方向、
を第4図に示すように設定する。この分極方向の設定は
、基板10側の層から順にキュリー点を低くし、先の実
施例で説明した分極反転プロセスを所定の温度で実行す
ればよい。
The difference between this embodiment and the first embodiment described above is as follows.
The reason is that an inversion layer is formed not only on the optical waveguide layer but also on the substrate side. That is, a buffer layer 11.12 made of a dielectric material is formed on the substrate 10, and a dielectric layer 21.22 constituting the optical waveguide layer 20 is formed in the same manner as in the previous embodiment. And the polarization direction of these layers 11, 12, 21, 22,
are set as shown in FIG. This polarization direction can be set by lowering the Curie point in the layers starting from the substrate 10 side and performing the polarization inversion process described in the previous embodiment at a predetermined temperature.

かくして得られる波長変換光学素子においては、基板1
0側にも分極反転が生じ、前記第13図において、破線
Aと共に破線Bに示すように変換効率への寄与係数を反
転させることができ、先の第1の実施例以上に変換効率
の向上をはかることができる。
In the wavelength conversion optical element thus obtained, the substrate 1
Polarization reversal also occurs on the 0 side, and the contribution coefficient to the conversion efficiency can be reversed as shown by the broken line A and the broken line B in FIG. 13, and the conversion efficiency is improved more than in the first embodiment. can be measured.

第5図は本発明の第3の実施例の概略構成を示す斜視図
である。なお、第1図と同一部分には同一符号を付して
、その詳しい説明は省略する。
FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of a third embodiment of the present invention. Note that the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.

この実施例が先の第1の実施例と異なる点は、光導波層
としての誘電体層を不純物のイオン注入により形成した
ことにある。即ち、基板10の上には不純物イオン注入
による第1の誘電体層51及び第2の誘電体層52が形
成され、第1の誘電体層51の分極方向は基板10とは
逆に、第2の誘電体層52の分極方向は基板10と同じ
方向となっている。
This embodiment differs from the first embodiment in that the dielectric layer serving as the optical waveguide layer is formed by implanting impurity ions. That is, a first dielectric layer 51 and a second dielectric layer 52 are formed on the substrate 10 by implanting impurity ions, and the polarization direction of the first dielectric layer 51 is opposite to that of the substrate 10. The polarization direction of the second dielectric layer 52 is the same as that of the substrate 10.

次に、第5図の素子の製造方法について、第6図及び第
7図を参照して説明する。結晶の組成比の差量外に、結
晶内に含まれる不純物の種類、量によっても誘電体結晶
のキュリー温度は変化する。そこで本実施例では、イオ
ンインプラ法を用いた分極反転法を示す。
Next, a method for manufacturing the device shown in FIG. 5 will be explained with reference to FIGS. 6 and 7. In addition to the difference in composition ratio of the crystal, the Curie temperature of the dielectric crystal also changes depending on the type and amount of impurities contained in the crystal. Therefore, in this embodiment, a polarization inversion method using an ion implantation method is shown.

まず、第6図(a)に示すように、基板10の分極反転
場所以外をレジストマスク61により覆い、分極反転場
所にTiイオンをイオン注入しく例えば、ピーク濃度I
 X 1018c■−3)、約800℃1時間の熱処理
により再結晶化、拡散を実施する。これにより、第1の
誘電体層51を形成する。この時点ては、イオンインプ
ラ層の分極の向きはバラバラであり、また誘電体層51
のキュリー点は約900℃である。
First, as shown in FIG. 6(a), parts of the substrate 10 other than the polarization inversion locations are covered with a resist mask 61, and Ti ions are implanted into the polarization inversion locations.
X 1018c■-3), recrystallization and diffusion are carried out by heat treatment at about 800° C. for 1 hour. This forms the first dielectric layer 51. At this point, the direction of polarization of the ion implantation layer is different, and the direction of polarization of the dielectric layer 51 is different.
The Curie point of is approximately 900°C.

次いで、少なくとも第1の誘電体層51を含む表面領域
上に金属膜(図示せず)を形成し、第6図(b)に示す
ように直流電源62から電圧を印加し、誘電体層51の
キュリー点よりも高く基板10の分極変動に影響を与え
ない温度条件(1000℃)で熱処理を施す。この操作
により、第1の誘電体層51に分極反転が生じる。
Next, a metal film (not shown) is formed on the surface region including at least the first dielectric layer 51, and a voltage is applied from the DC power supply 62 as shown in FIG. The heat treatment is performed under a temperature condition (1000° C.) that is higher than the Curie point of and does not affect the polarization fluctuation of the substrate 10. This operation causes polarization inversion in the first dielectric layer 51.

次いで、第6図(C)に示すように、前記レジストマス
ク61よりも開口幅の狭いレジストマスク63を形成し
たのち、Tiイオンを注入しくピーク濃度1 x 10
20c■−3)、第2の誘電体層52を形成する。次い
で、第6図(d)に示すように、直流電源64から電圧
を印加すると共に、第1の誘電体層51のキュリー点よ
り低く第2の誘電体層52のキュリー点より高い温度条
件(820℃)で熱処理を施す。これにより、第2の誘
電体層52の分極方向は基板10と同じ方向となる。
Next, as shown in FIG. 6(C), after forming a resist mask 63 having an opening width narrower than that of the resist mask 61, Ti ions are implanted at a peak concentration of 1 x 10.
20c-3), forming the second dielectric layer 52; Next, as shown in FIG. 6(d), a voltage is applied from the DC power supply 64, and the temperature is lower than the Curie point of the first dielectric layer 51 and higher than the Curie point of the second dielectric layer 52 ( Heat treatment is performed at 820°C). As a result, the polarization direction of the second dielectric layer 52 is the same as that of the substrate 10.

しかる後、屈折率の変化を条件0式に合うようにプロト
ン変換法等を実施することにより、光導波層50を形成
して波長変換光学素子を作製する。なお、イオン注入に
よる誘電体層51゜52の屈折率の変化が条件0式に合
う場合、このプロトン変換法は不要である。
Thereafter, the optical waveguide layer 50 is formed by performing a proton conversion method or the like so that the change in refractive index satisfies Condition 0, thereby producing a wavelength conversion optical element. Note that if the change in the refractive index of the dielectric layers 51 and 52 due to ion implantation satisfies condition 0, this proton conversion method is unnecessary.

このように本実施例によれば、光導波層50を構成する
誘電体層51.52の不純物ドープ量の差を利用するこ
とにより、光導波層50内に分極反転層を形成すること
ができ、光導波層50内における変換効率への寄与係数
を高めることができる。従って、先の第1の実施例と同
様に変換効率の高い波長変換光学素子を作製することが
可能となる。
As described above, according to this embodiment, a polarization inversion layer can be formed in the optical waveguide layer 50 by utilizing the difference in the amount of impurity doping between the dielectric layers 51 and 52 constituting the optical waveguide layer 50. , the contribution coefficient to the conversion efficiency within the optical waveguide layer 50 can be increased. Therefore, as in the first embodiment, it is possible to manufacture a wavelength conversion optical element with high conversion efficiency.

なお、本実施例ではTiイオンのイオン注入法を用いて
説明を行ったが、これ以外にLi。
In addition, in this example, explanation was given using the ion implantation method of Ti ions, but in addition to this, Li ion implantation method was used.

Nb原子の不純物の拡散を利用してもよく、さらには、
中性子照射、放射線の照射を用いても同様な結果が期待
できる。また、第2の実施例に示したように本方法をく
り返し用いることもロエ能である。
The impurity diffusion of Nb atoms may be used, and further,
Similar results can be expected using neutron irradiation or radiation irradiation. It is also possible to use this method repeatedly as shown in the second embodiment.

次に、本発明の第4の実施例について説明する。この実
施例は、第1図の素子の製造においてエピタキシャル層
を成長する際に、効率良くL i / N b比を制御
する方法である。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. This example is a method for efficiently controlling the Li/Nb ratio when growing an epitaxial layer in manufacturing the device shown in FIG.

第8図に示すように、白金るつぼ71内にフラックス及
びLN原料72を混合溶融して保持しである。通常、こ
の溶液72内にLN基板73を浸し温度を徐々に降下さ
せ単結晶層を形成する。この液相から単結晶層を形成す
る際に、電源74により基板支持棒75を介してLN基
板73に電界を印加し正イオン76、負イオン77の濃
度差をLN基板73の直下に形成する。
As shown in FIG. 8, flux and LN raw material 72 are mixed and melted and held in a platinum crucible 71. Usually, the LN substrate 73 is immersed in this solution 72 and the temperature is gradually lowered to form a single crystal layer. When forming a single crystal layer from this liquid phase, an electric field is applied to the LN substrate 73 by the power supply 74 via the substrate support rod 75 to form a concentration difference between positive ions 76 and negative ions 77 directly under the LN substrate 73. .

この状態のまま液相の温度を徐々に降下させることによ
り単結晶層を形成する。第8図に示した状態ではNbの
正イオン濃度が基板73の直下で高くなりNb比の高い
LN結晶層が成長する。従ってキュリー点も低く、第1
の実施例で示した分極反転が再現性良〈実施できる。
A single crystal layer is formed by gradually lowering the temperature of the liquid phase in this state. In the state shown in FIG. 8, the concentration of positive Nb ions is high directly below the substrate 73, and an LN crystal layer with a high Nb ratio grows. Therefore, the Curie point is also low, and the
The polarization inversion shown in the example can be carried out with good reproducibility.

なお、本実施例方法によれば、LN導波層に混入しては
困る不純物の除去にも応用できることは言うまでもない
。さらに、結晶成長時に電界の向きを交互に変えること
により、キュリー点が様々に変化した単結晶層を形成す
ることが可能となる。また、このエビ層成長時にキュリ
ー点の高い基板を用いることにより、エピタキシャル成
長層の分極を基板と逆転させることが可能となる。
It goes without saying that the method of this embodiment can also be applied to the removal of impurities that would be problematic if they were mixed into the LN waveguide layer. Furthermore, by alternately changing the direction of the electric field during crystal growth, it is possible to form single crystal layers with various Curie points. Furthermore, by using a substrate with a high Curie point during the growth of the epitaxial layer, it is possible to reverse the polarization of the epitaxially grown layer with that of the substrate.

また、本実施例方法は液相成長法のみならず気相成長法
にも応用可能である。第9図にその概略図を示しである
。LN基板73を基板支持台78上に配置し、結晶成長
時に白金電極79により基板表面に電界を強制的に印加
することにより、分極モーメントを有する分子の吸着を
制御することが可能となり、基本的に液相成長法と同様
な効果をもたらすことができる。
Further, the method of this embodiment is applicable not only to liquid phase growth method but also to vapor phase growth method. FIG. 9 shows a schematic diagram thereof. By placing the LN substrate 73 on a substrate support 78 and forcibly applying an electric field to the substrate surface using a platinum electrode 79 during crystal growth, it becomes possible to control the adsorption of molecules with a polarization moment, and the basic It can bring about the same effect as liquid phase growth method.

次に、本発明の第5の実施例について説明する。この実
施例では、結晶を成長させる融液の純化について述べる
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In this example, purification of a melt for growing crystals will be described.

第10図に、本発明の融液純化を示す概略図を示しであ
る。白金るつは81内にLN融液82が収容されている
。この状態で、例えば白金の棒85を該融液82内に浸
し、電源84から融液82に電界を印加する。この装置
により白金棒85の周辺には正イオン86の不純物が多
く集まることになる。LN融液82内の温度を徐々に冷
却することにより、該白金棒周辺に不純物の多く混入し
たLN多結晶が晶出する。
FIG. 10 is a schematic diagram showing melt purification according to the present invention. A platinum melt 81 contains an LN melt 82 . In this state, a platinum rod 85, for example, is immersed in the melt 82, and an electric field is applied to the melt 82 from the power source 84. Due to this device, a large amount of impurities such as positive ions 86 gather around the platinum rod 85. By gradually cooling the temperature inside the LN melt 82, LN polycrystals containing many impurities crystallize around the platinum rod.

この白金棒85をぬき取り、単結晶を育成することによ
り高純度のLN単結晶を育成することが可能となる。
By removing this platinum rod 85 and growing a single crystal, it becomes possible to grow a high purity LN single crystal.

さらに、別の白金棒を融液に挿入し、正の電場を加える
ことにより、上記と同様の操作を行い負イオンの多量に
混入したLN多結晶を白金棒の周辺に晶出させ、該白金
棒を取り除いた後に、単結晶の育成を行うことが可能で
ある。そして、2本の白金棒を用いて、それぞれ正、頁
別々の電場を印加することにより純度の高いLN融液を
作ることが可能となり、光学用結晶として使用可能なL
N単結晶を作製することが可能となる。
Furthermore, by inserting another platinum rod into the melt and applying a positive electric field, the same operation as above is performed to crystallize LN polycrystals mixed with a large amount of negative ions around the platinum rod. After removing the rod, it is possible to grow single crystals. By using two platinum rods and applying a positive and a separate electric field to each, it became possible to create a highly pure LN melt, which could be used as an optical crystal.
It becomes possible to produce an N single crystal.

次に、本発明の第6の実施例について説明する。この実
施例では、キュリー点の高いLN基板の作製法について
述べる。前記第1図から判るように発生した第2高調波
は基板結晶内を通過して波長変換素子の外部へと放出さ
れる。従って、第2高調波の通路にあたる基板結晶内に
屈折率のゆらぎ等の不均一部が存在する場合、第2高調
波は散乱若しくは屈折し、基板結晶外に放出された後も
光学レンズを用いて集光することが不可能となる。特に
、MgO等を添加しレーザ損傷値の高いLN結晶を作製
する場合、Mgの濃度ムラがそのまま屈折率のムラを生
じ光学用基板として使用不可能である。Mgの濃度ムラ
を発生する最大の原因は融液内の対流である。LNの融
液にMgOを添加するとLN融液の粘性が増加し小規模
の熱振動ではなく、数十分〜数時間毎に大きな熱振動が
発生する。熱振動の大きさとしては5〜15℃の範囲で
ある。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In this example, a method for manufacturing an LN substrate with a high Curie point will be described. As can be seen from FIG. 1, the generated second harmonic passes through the substrate crystal and is emitted to the outside of the wavelength conversion element. Therefore, if there are non-uniform parts such as fluctuations in the refractive index in the substrate crystal that is the path of the second harmonic, the second harmonic will be scattered or refracted, and even after being emitted outside the substrate crystal, an optical lens will be used. It becomes impossible to focus the light. In particular, when adding MgO or the like to produce an LN crystal with a high laser damage value, unevenness in Mg concentration directly causes unevenness in the refractive index, making it impossible to use as an optical substrate. The biggest cause of uneven Mg concentration is convection within the melt. When MgO is added to the LN melt, the viscosity of the LN melt increases, and instead of small-scale thermal vibrations, large thermal vibrations occur every several tens of minutes to several hours. The magnitude of thermal vibration is in the range of 5 to 15°C.

この熱振動の結果成長した結晶内には、数100μm〜
数龍の間隔でMgの濃度ムラに基づく成長縞が発生する
Within the crystal grown as a result of this thermal vibration, there are
Growth stripes occur at intervals of several meters due to uneven Mg concentration.

このような融液の対流に基づく成長縞は半導体結晶等で
は外部から磁界等を印加して対流を抑止する方法が知ら
れているが、LN等の酸化物材料等では融液の電気抵抗
が高く、有効ではない。そこで、LN融液内に電場を印
加し電場による抑止力を用いて、熱振動を抑止した単結
晶の成長を実施することにより均一なLN単結晶を作製
することが可能となる。
In semiconductor crystals, etc., it is known to suppress the convection by applying an external magnetic field, etc., to prevent growth streaks caused by convection of the melt, but in the case of oxide materials such as LN, the electrical resistance of the melt increases. Expensive and not effective. Therefore, a uniform LN single crystal can be produced by applying an electric field to the LN melt and using the suppressing force of the electric field to grow a single crystal with suppressed thermal vibrations.

第11図にこの実施例の概略図を示す。白金るつぼ(φ
50)91内にLN融液92 (400g)を収納し1
200℃以上加熱し、LNを融解させる。
FIG. 11 shows a schematic diagram of this embodiment. Platinum crucible (φ
50) Store LN melt 92 (400g) in 91 and
Heat to 200°C or higher to melt LN.

しかる後、該LN融液表面に白金電極95を接し、電源
94により直流電圧100Vを印加した。
Thereafter, a platinum electrode 95 was brought into contact with the surface of the LN melt, and a DC voltage of 100 V was applied from a power source 94.

電極95の中央には穴がおいており、その穴を通して、
引上げ速度511m/h%回転数5rp腸でC軸方向に
成長を行った。引上げ結晶93の直径は約25m5であ
るが、結晶内には激しい成長縞は無く光学的に優れた単
結晶を得ることが可能になった。
There is a hole in the center of the electrode 95, and through the hole,
Growth was performed in the C-axis direction at a pulling speed of 511 m/h% and a rotational speed of 5 rp. Although the diameter of the pulled crystal 93 was approximately 25 m5, there were no severe growth striations within the crystal, making it possible to obtain an optically excellent single crystal.

本実施例では電極95は融液92に接していたが、第1
2図に示すように必ずしも接している必要はなく、表面
から1〜2@II離して電極95を配置しても融液表面
での熱振動は減少し、良い効果を得ることが可能である
In this example, the electrode 95 was in contact with the melt 92, but the
As shown in Figure 2, the electrodes 95 do not necessarily need to be in contact with each other, and even if the electrode 95 is placed 1 to 2@II away from the surface, thermal vibrations on the melt surface will be reduced and a good effect can be obtained. .

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。実施例では、LNを中心に述べたが、他の誘電体
結晶、酸化物非線形光学結晶に関しても応用可能である
。また、光導波層を形成する手段として、各種の成長法
を用いる代わりに、分極方向の異なった誘電体薄膜を貼
り合わせるようにしてもよい。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. In the embodiments, LN was mainly described, but the present invention can also be applied to other dielectric crystals and oxide nonlinear optical crystals. Further, as a means for forming the optical waveguide layer, dielectric thin films having different polarization directions may be bonded together instead of using various growth methods. In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、導波層に垂直方向
の位相不整合を、光導波層の分極反転により補償して、
変換効率を向上させることにより、チェレンコフ放射方
式SHGにおいて大きな変換効率を持つ、波長変換光学
素子の実現が可能となる。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, the phase mismatch in the direction perpendicular to the waveguide layer is compensated for by polarization inversion of the optical waveguide layer.
By improving the conversion efficiency, it becomes possible to realize a wavelength conversion optical element with high conversion efficiency in Cerenkov radiation SHG.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例に係わる波長変換光学素
子の概略構成を示す断面図、第2図は上記実施例素子の
製造工程を示す断面図、第3図は上記実施例素子の全体
構成を示す斜視図、第4図は本発明の第2の実施例の概
略構成を示す断面図、第5図は本発明の第3の実施例の
概略構成を示す斜視図、第6図は第3の実施例素子の製
造工程を示す断面図、第7図は第3の実施例におけるキ
ュリー点と加熱温度との関係を示す模式図、第8図及び
第9図はそれぞれ液相成長法、気相成長法を実施する際
の装置構成を示す模式図、第10図は融液の純化を説明
するための模式図、第11図及び第12図は引上げ法に
おける電界印加状態を示す模式図、第13図は本発明の
基本原理を説明するための模式図、第14図は従来の波
長変換光学素子の例を示す斜視図である。 10・・・結晶基板、 11.12・・・バッファ層、 20.50・・・光導波層、 21.22,51.52・・・誘電体層、41.42,
44.45・・・金属膜、43.46,62.64・・
・電源、 61.63・・・レジストマスク。 第1 図 耳裟冴A才り薗つづにシシ= 2(戸m) 第 図 第 図 吐間を 第7 図 第 図 第10図 第11 図 第8 図 第 図 第12 図
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a wavelength conversion optical element according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing the manufacturing process of the above embodiment element, and FIG. 3 is a sectional view of the above embodiment element. 4 is a sectional view showing a schematic structure of a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view showing a schematic structure of a third embodiment of the present invention. The figure is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the device of the third example, FIG. 7 is a schematic diagram showing the relationship between the Curie point and the heating temperature in the third example, and FIGS. 8 and 9 are the liquid phase A schematic diagram showing the equipment configuration when carrying out the growth method and the vapor phase growth method, FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the purification of the melt, and FIGS. 11 and 12 show the electric field application state in the pulling method. FIG. 13 is a schematic diagram for explaining the basic principle of the present invention, and FIG. 14 is a perspective view showing an example of a conventional wavelength conversion optical element. 10... Crystal substrate, 11.12... Buffer layer, 20.50... Optical waveguide layer, 21.22, 51.52... Dielectric layer, 41.42,
44.45...Metal film, 43.46,62.64...
・Power supply, 61.63...Resist mask. Fig. 1 Mimihosae A Sairiyan Tsuduni Shishi = 2 (door m) Fig. Fig. 7 Fig. 10 Fig. 11 Fig. 8 Fig. Fig. 12

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光学結晶からなる結晶基板上に該基板より屈折率
の大きな光導波層を形成し、且つ基板及び光導波層の少
なくとも一方を非線形光学結晶で構成した光導波路型波
長変換光学素子において、前記光導波層の少なくとも一
部の分極方向が、前記基板の分極方向と反転してなるこ
とを特徴とする波長変換光学素子。
(1) An optical waveguide type wavelength conversion optical element in which an optical waveguide layer having a refractive index higher than that of the substrate is formed on a crystal substrate made of an optical crystal, and at least one of the substrate and the optical waveguide layer is made of a nonlinear optical crystal, A wavelength conversion optical element characterized in that the polarization direction of at least a portion of the optical waveguide layer is reversed to the polarization direction of the substrate.
(2)光学結晶からなる結晶基板上に該基板より屈折率
の大きな光導波層を形成し、且つ基板及び光導波層の少
なくとも一方を非線形光学結晶で構成した光導波路型波
長変換光学素子において、前記光導波層は2つの誘電体
層を積層して構成され、基板側の誘電体層の分極方向を
基板の分極方向と逆に、基板と反対側の誘電体層の分極
方向を基板の分極方向と同じに設定してなることを特徴
とする波長変換光学素子。
(2) In an optical waveguide type wavelength conversion optical element in which an optical waveguide layer having a refractive index higher than that of the substrate is formed on a crystal substrate made of an optical crystal, and at least one of the substrate and the optical waveguide layer is made of a nonlinear optical crystal, The optical waveguide layer is constructed by laminating two dielectric layers, and the polarization direction of the dielectric layer on the substrate side is opposite to the polarization direction of the substrate, and the polarization direction of the dielectric layer on the opposite side to the substrate is the polarization direction of the substrate. A wavelength conversion optical element characterized by being set in the same direction as the wavelength conversion optical element.
(3)光学結晶からなる結晶基板上に該基板より屈折率
の大きな光導波層を形成し、且つ基板及び光導波層の少
なくとも一方を非線形光学結晶で構成した光導波路型波
長変換光学素子の製造方法において、 前記光導波層と基板とのキュリー点の差を利用し、光導
波層の少なくとも一部に基板の分極方向と反転した分極
反転層を形成することを特徴とする波長変換光学素子の
製造方法。
(3) Manufacturing an optical waveguide type wavelength conversion optical element in which an optical waveguide layer having a higher refractive index than the substrate is formed on a crystal substrate made of an optical crystal, and at least one of the substrate and the optical waveguide layer is made of a nonlinear optical crystal. In the method, a polarization inversion layer whose polarization direction is reversed with the polarization direction of the substrate is formed in at least a part of the optical waveguide layer by utilizing a difference in Curie point between the optical waveguide layer and the substrate. Production method.
(4)光学結晶からなる結晶基板上に該基板より屈折率
の大きな光導波層を形成し、且つ基板及び光導波層の少
なくとも一方を非線形光学結晶で構成した光導波路型波
長変換光学素子の製造方法において、 前記光導波層の一部として前記基板上に該基板よりもキ
ュリー点が低い第1の誘電体層を形成する工程と、次い
で第1の誘電体層に電界を印加すると共に、該誘電体層
のキュリー点よりも高く基板のキュリー点よりも低い温
度で熱処理を施し、第1の誘電体層の分極方向を基板の
分極方向と反転させる工程と、次いで前記光導波層の一
部として第1の誘電体層上に該誘電体層よりもキュリー
点が低い第2の誘電体層を形成する工程と、次いで第2
の誘電体層に電界を印加すると共に、第2の誘電体層の
キュリー点よりも高く第1の誘電体層のキュリー点より
も低い温度で熱処理を施し、第2の誘電体層の分極方向
を基板の分極方向と一致させる工程とを含むことを特徴
とする波長変換光学素子の製造方法。
(4) Manufacturing an optical waveguide type wavelength conversion optical element in which an optical waveguide layer having a higher refractive index than the substrate is formed on a crystal substrate made of an optical crystal, and at least one of the substrate and the optical waveguide layer is made of a nonlinear optical crystal. The method includes the steps of: forming a first dielectric layer having a Curie point lower than that of the substrate on the substrate as part of the optical waveguide layer; and then applying an electric field to the first dielectric layer; A step of performing heat treatment at a temperature higher than the Curie point of the dielectric layer and lower than the Curie point of the substrate to reverse the polarization direction of the first dielectric layer with the polarization direction of the substrate, and then a part of the optical waveguide layer. a step of forming a second dielectric layer having a Curie point lower than that of the first dielectric layer on the first dielectric layer;
While applying an electric field to the dielectric layer, heat treatment is performed at a temperature higher than the Curie point of the second dielectric layer and lower than the Curie point of the first dielectric layer, and the polarization direction of the second dielectric layer is changed. A method for manufacturing a wavelength conversion optical element, comprising the step of matching the polarization direction of the substrate with the polarization direction of the substrate.
(5)前記光導波層のキュリー点を制御する手段として
、該光導波層の構成材料の組成比を異ならせたことを特
徴とする請求項3又は4記載の波長変換光学素子の製造
方法。
(5) The method for manufacturing a wavelength conversion optical element according to claim 3 or 4, wherein the means for controlling the Curie point of the optical waveguide layer is to vary the composition ratio of the constituent materials of the optical waveguide layer.
(6)前記光導波層のキュリー点を制御する手段として
、該光導波層にドープする不純物量を異ならせたことを
特徴とする請求項3又は4記載の波長変換光学素子の製
造方法。
(6) The method for manufacturing a wavelength conversion optical element according to claim 3 or 4, characterized in that the means for controlling the Curie point of the optical waveguide layer includes varying the amount of impurities doped into the optical waveguide layer.
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