JPH0412094A - ニオブ酸リチウム単結晶薄膜 - 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、薄膜導波路型ＳＨＧ素子をはしめとして、各
種光学材料に好適なニオブ酸リチウム単結晶薄膜に関す
る。

（従来技術） ＳＨＧ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、光デイスク
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、
フ第１・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、ＳＨＣ，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ができる薄膜導波路構
造のＳＨＧ素子が要求されている。

また、ＳＨＯ素子以外にも、光偏向器や光スィッチにも
応用できる薄膜導波路材料が要求されており、種々の研
究が行われている。

このような薄膜導波路用材料に関する技術として、例え
ば、 １）タンタル酸リチウム単結晶基板上に高周波スパッタ
法によりニオブ酸リチウム薄膜を形成する方法、 ２）特公昭５６−９７２０号公報に記載、ＬｉｚＯ１■
２０．をフラックスとして、液相エピタキシャル成長法
により、光導波路用ニオブ酸リチウム薄膜を形成する方
法、 ３）特公昭５６−４７１６０号公報に記載、Ｌｌ。０、
Ｖ２Ｏ５をフラックスとして、液相エピタキシャル成長
法により、Ｍｇ含有ニオブ酸リチウム・タンタル酸リチ
ウム固溶体薄膜を形成する方法、 などがある。

また、本発明の意図する光学材料ではないが、基板上に
単結晶薄膜を形成する技術として、４）Ｊｏｕｒｎ、ａ
ｌ　　ｏｆ　　ＣｒｙｓＬａｌ　　Ｇｒｏｗｔｈ　　８
４（１９８７）４０９−４１２に記載、 ニオブ酸リチウムにナトリウムを添加し、液相エピタキ
シャル成長法によりＹカットのタンタル酸リチウム基牛
反上に５ＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ　　ＡＣｏｕｓｔｉｃ　
　Ｗａｖｅ：表面男性波）デバイス用ナトリウム含有ニ
オブ酸リチウム薄膜単結晶を形成した例、 ５）Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ　　ＣｒｙｓｔａｌＧｒｏ
ｗｔｈ　　５４　　（１９８１）５７２−５７６に記載
、 ニオブ酸リチウムにナトリウムを添加し、液相エピタキ
シャル成長法により、Ｙカントのニオブ酸リチウム基板
上に２０μｍのＳＡＷデバイス用ナトナトリウム含有ニ
オブ酸リチウム薄膜単結晶成した例、 などがある。

（従来技術の問題点） しかしながら、従来技術において頻繁に使用されている
市販のタンタル酸リチウム単結晶基板は、ニオブ酸リチ
ウム単結晶基板に比べて、結晶性が悪く、タンタル酸リ
チウム単結晶基板上に形成されたニオブ酸リチウム単結
晶薄膜は、基板の結晶性を転写することがら、ニオブ酸
リチウム単結晶Ｅ！ＩＩの結晶性が低下してしまうなど
の問題が見られた。

また、ニオブ酸リチウム単結晶は、非線形光学効果に優
れており、薄膜導波層としては、ニオブ酸リチウム単結
晶を使用することが望ましいことから、基板としてニオ
ブ酸リチウム単結晶を使用することは困難であった。

さらに、タンタル酸リチウムなどの単結晶基板などの単
結晶基板は、平板形状で使用した場合、機械的、熱的衝
撃により破損しやすく、特に液相エピタキシャル成長法
や、加熱スパッタ法などの加熱を伴うプロセスでは、収
率が低下してしま・うなどの問題が見られた。

本発明者らは、鋭意研究した結果、従来の平板形状の単
結晶の代わりに、ニオブ酸リチウム単結晶板上に単結晶
薄膜を形成したものを基板とすることにより、前述の問
題を解決できることを新規に知見し、本発明を完成した
。

（課題を解決するための手段） 本発明は、ニオブ酸リチウム単結晶基板上に、単結晶薄
膜からなる中間層が形成され、該中間層上には、ニオブ
酸リチウム単結晶薄膜が形成されてなるニオブ酸リチウ
ム単結晶薄膜である。

（作用） 本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜は、ニオブ酸リチ
ウム単結晶基板表面に形成された単結晶薄膜からなる中
間層上に形成されてなることが必要である。

この理由は、ニオブ酸リチウム単結晶基板上に、中間層
として単結晶薄膜を形成することにより、ニオブ酸リチ
ウム単結晶基板の結晶性を中間層である単結晶薄膜に転
写させ、前記中間層に単結晶薄膜の屈折率とニオブ酸リ
チウム単結晶基板と同等の結晶性を持たせることができ
るからである。

また、平板状の単結晶を基板とする場合よりも、機械的
、熱的衝撃に強く、なおかつ市販の単結晶基板より結晶
性の優れたニオブ酸リチウム単結晶薄膜の担体を得るこ
とができ、平板状の基板が得られにくい単結晶材料でも
基板として使用することができるため、光デバイス設計
の際、材料の制限が緩和される。

前記基板としてニオブ酸リチウムが必要である理由は、
該基板は、市販されているため、入手しやすく、機械的
、熱的衝撃に強く、薄膜形成工程における破損のおそれ
が、殆どないためである。

前記ニオブ酸リチウム単結晶基板は、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ニオブ酸リチウム単結晶とは、結晶
性が優れ、鉄などの不純物の含有量２ｐｐｍ以下、屈折
率分布１０−’／ｃｍ（局所≦１ＯＳ）以下、原料純度
９９．９９９％以上のものを指す。

前記ニオブ酸リチウム単結晶基板が、光学グレードであ
ることが望ましい理由は、次のように説明される。

単結晶薄膜の担体として使用されている市販の単結晶基
板は、主としてＳＡＷデバイス用のものであって、不純
物の含有量が多い０２ｐｐｍ）、屈折率分布が大きい（
１０−’／ｃｍ）、結晶性が悪いなどの問題があった。

このため、光学薄膜用の基板として使用した場合、基板
上に形成される薄膜単結晶は、基板の結晶性を転写する
ことから、ドメイン（粒界）等の欠陥が生じやすく、光
の伝播性、電気光学効果、非線形光学効果などの特性が
低下することがあった。

また、光学グレードの単結晶基板はニオブ酸リチウム単
結晶を除いて、殆ど市販されておらず、高価であり汎用
向きではない。

このため、比較的入手しやすく、機械的、熱的衝撃に強
い光学グレートのニオブ酸リチウム単結晶基板上に単結
晶薄膜を形成することにより、前記単結晶薄膜に光学グ
レードのニオブ酸リチウム単結晶基板の結晶特性を転写
させ、光学グレードの単結晶薄膜を得ることができる。

したがって、前記光学グレードの単結晶薄膜上にニオブ
酸リチウム単結晶薄膜を形成することにより、結晶性、
光の伝播性、電気光学効果、非線形光学効果などの特性
が格段に優れたものが得られる。

本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜は、中間層と格子
整合されていることが望ましい。

この理由は、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜と中間層が、
格子整合されることにより、格子の歪みや結晶欠陥など
が極めて少なく結晶性に優れ、マイクロクランクがなく
、極めて優れた光学的特性を有するニオブ酸リチウム単
結晶薄膜が、従来技術では得られない厚い膜厚で形成さ
れるからである。

また、同様の理由で、ニオブ酸リチウム単結晶基板と単
結晶薄膜中間層とは格子整合されていることが望ましい
。

また、前記中間層は、０．２〜３０μｍの厚みであるこ
とが望ましい。

この理由は、前記中間層の厚みが０．２μｍより薄い場
合、導波光がニオブ酸リチウム単結晶基板側に漏れてし
まい、また、３０μｍより厚い場合、結晶性が低下する
。

前記中間層の厚みは、特に０．５〜１０μｍが好ましく
、１〜５μｍが有利である。

前記中間層は、Ａ、ｌｚ　Ｏｘ　、ＭｇＯ１ＺｎＯ１゜
Ｇｄ３Ｇａ５０＋□、タンタル酸リチウム単結晶薄膜な
どが望ましく、特にタンタル酸ＩＪチウム単結晶が好適
である。

この理由は、タンタル酸リチウムの結晶構造が、ニオブ
酸リチウムの結晶構造に酷似しているからである。

また、前記タンタル酸リチウム単結晶薄膜の（０００１
）面にニオブ酸リチウム単結晶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。

前記タンタル酸リチウム単結晶薄膜の（０００１）面が
ニオブ酸リチウム単結晶薄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、ニオブ酸リ
チウム単結晶薄膜と格子整合できるからである。

また、前記タンタル酸リチウム単結晶薄膜上に形成され
るニオブ酸リチウム単結晶薄膜の格子定数（ａ軸）は、
前記タンタル酸リチウム単結晶薄膜の格子定数（ａ軸）
の９９．８１〜１００．０７％が好ましく、９９．９２
〜１００．０３％が好適である。

この理由は、前記範囲を外れると、タンクル酸リチウム
単結晶薄膜とニオブ酸リチウム単結晶薄膜の格子定数を
整合させ難いからである。

本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜は、プリズム結合
法による測定で、波長０．８３ｐｍの半導体レーザ光に
対する光伝播損失が、１．４ｄＢ／　ｃ　ｍ以下である
ことが望ましい。

前記光伝ｔｌｌ！損失は、光が薄膜中を伝播する際の光
の進行方向の単位長さ当りの光強度低下割合を示すもの
であり、これには散乱損失と吸収損失が含まれる。

散乱を員失は、基板と薄膜との界面の状態、薄膜の表面
状態及び薄膜中のマイクロクランク等に依存する。

また、吸収損失は、薄膜の特性にのみ関与するものであ
り、薄膜の結晶性や不純物混入割合等に依存する。

また、前記ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の厚さは、５〃
ｍ以上が望ましく１０μｍ以上が特に望ましい。

本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜は、ナトリウムと
マグネシウムを含有していることが望ましい。

この理由は、ナトリウムとマグネシウムの原子もし、く
はイオンは、ニオブ酸リチウムに対する置換あるいはト
ープにより、ニオブ酸すチうムの格子定数（ａ軸）を大
きくする効果を有しているため、犬トリウムとマグネシ
ウムの組成を調整することにより単結晶薄膜と、ニオブ
酸リチウム単結晶薄膜との格子整合を得ることができる
。

また、マグネシウムは、薄膜の光損傷を防止する効果が
ある。

また、前記単結晶薄膜として、タンタル酸リチウム単結
晶を選択した場合、前記ナトリウムとマグネシウムの含
有量は、それぞれニオブ酸リチウム単結晶に対して、０
．１〜４．８モル％、０８〜１０．８モル％であること
が望ましい。

この理由は、ナトリウムの含有量が、０．１モル％より
少ない場合、マグネシウム添加量の添加量の如何に関わ
らず、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜とタンタル酸リチウ
ム単結晶薄膜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、
いずれの場合もニオブ酸リチウム単結晶薄膜とタンタル
酸リチウム単結晶薄膜層との格子整合が得られないから
である。

また、マグネシウムの含有量が、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、ニオブ酸マグネシウム系の
結晶が析出してしまうため、含有させることができない
。

本発明に用いるニオブ酸リチウム単結晶基板、単結晶薄
膜、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜は、いずれも種々の元
素を添加させて、格子定数、屈折率などを変化させたも
の、あるいは表面を鏡面研磨したり、化学エツチングな
どにより、処理したものなどを用いることができる。

本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜をＳＨＧ素子とし
て使用する場合は、前記ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の
常光屈折率ｎ６、異常光屈折率ｎ、は、波長が０．８３
μｍのレーザ光源（基本波長）に対して、それぞれ２．
２５≦ｎ０≦２．４０の範囲、２．００＜ｎ、＜ｎ、−
ｏ、０１なる範囲、発生する第２高波長（０，４１５μ
ｍ）に対して異常光屈折率ｎ０が常光屈折率ｎ０より小
さい範囲であることが望ましい。

また、本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜には、屈折
率などの光学特性を必要に応して変化させるために、Ｎ
ｄ　　Ｒｈ　　Ｚｎ　　Ｎｉ　　Ｃｏ　　Ｔ１などから
選ばれる元素を含有させることができる。

本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜にてＳＨＧ素子を
作成する場合、第２高調波光の透過率が１００％近くで
、基本波レーザ光を透過させない波長選択性の薄膜（フ
ィルター）を、光の出射端面の後方もしくは、出射端面
に直接形成することが望ましい。

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。

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してい
た反射による損失を低減でき、ＳＨＯ出力を向上させる
ことができる。

前記波長選択性の′ＦＲ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、５ｉＯｚ、Ｍｇ
Ｏ１ＺｎＯ５ＡｌｚＯｘ等の酸化物、ＬｉＮｂＯ３、Ｌ
　１Ｔａｏ３．、ＹｆｆＧａｓ　Ｏ＋ｚ、Ｇｄ３　Ｇａ
ｓ　ＯＨ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、蒸着法、ＭＢＥ（分子
ビームエピタキシャル：Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ　　Ｂｅａ
ｍ　　Ｅｐｉｔａｘｉａｌ）法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａ
ｌ　　Ｏｒｇａｎｉｃ　　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　　Ｖａｐ
ｏｒ　　Ｄｅｐｏｓｉｔｉａｎ）法、イオンブレーティ
ング法、ＬＢ法、スピンコード法、ディンプ法などを用
いることができる。

次に、本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法
について述べる。

ニオブ酸リチウム単結晶基板上に単結晶薄膜を形成する
方法としては、高周波スパッタ、液相エピタキシャル成
長法などが挙げられるが、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、結晶性のよい薄膜が得られること、また、
液相エピタキシャル成長法の方がニオブ酸リチウム単結
晶基板の結晶性を転写させ易いからである。

また、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の格子定数を前記単
結晶薄膜の格子定数に整合させることが、高品質の結晶
が得られるため望ましい。

前記ニオブ酸リチウム単結晶基板上に単結晶薄膜を形成
する際、種々の元素を添加して格子定数を整合させるこ
とができ、例えば、タンタル酸リチウム単結晶にＴｉ、
Ｍｇ、■などを固溶させる方法が望ましい。

また、本発明のニオブ酸リチウム準結晶薄膜を中間層上
に形成する方法としては、高周波スバ。

夕、液相エピタキシャル成長法などが好ましいが、特に
、液相エピタキシャル成長法が好適である。

前記液相エピタキシャル成長法としては、ＬｉｚＯ，Ｎ
ｂｚＯｓ＋　Ｖ２Ｏ５，Ｎａ２Ｏ，ＭｇＯなと′からな
るン容融液に中間層の形成面を接触させ、エピタキシャ
ル成長を行うことが望ましい。

この場合においては、原料成分としては酸化物、もしく
は、加熱により酸化物に変化する化合物が望ましく、例
えばＮａｚＣＯ＋、　ＮｂｚＯｓ＋　ＬｉｚＣＯ＊、　
Ｖ２Ｏ５ＭｇＯの組成物等が挙げられる。

前記原料成分は、６００〜１３００’Ｃで空気雰囲気下
或いは酸化雰囲気下で加熱溶融されることが望ましい。

前記溶融液を過冷却状態とした後、タンタル酸リチウム
基板を接触させ、育成させることが好ましい。

前記溶融液を過冷却状態とするための冷却速度は、０゜
５〜３００°Ｃ／時であることが望ましい。

又、前記育成のための温度は６００〜１２５０°Ｃであ
ることが望ましい。この理由はニオブ酸リチウムの融点
が１２５０°Ｃであり、これ以上の温度では結晶が晶出
せず、又、６００°Ｃは、溶融剤の融点であるため、こ
れより低い温度では原料を溶融液とすることができない
ためである。

前記育成の際には、中間層が形成されたニオブ酸リチウ
ム単結晶基板を回転させることが望ましい。これは、基
板を回転させることにより、特性及び膜厚が均一な結晶
ができるからである。

また、前記中間層のニオブ酸リチウム単結晶薄膜育成面
は、光学研磨されその後、化学エンチング処理されてい
ることが望ましい。

単結晶薄膜上に晶出する本発明のニオブ酸リチウム単結
晶薄膜の厚みは、基板と溶融液との接触時間、溶融体の
温度時間を適当に選択することにより、制御することが
できる。本発明においては、溶融液組成として、　Ｎｂ
２Ｏ５，ＶｚＯｓ、ＬｉｚＯ，Ｎａｎｏと？１ｇＯに加
えて、Ｎｄ、　Ｒｈ、　Ｚｎ、　Ｎｉ、　Ｃｏ、　Ｔｉ
などから選ばれる元素の酸化物を使用することができる
。

以下に本発明の実施例を記載する。

実施例１ （１）厚さ０．５ｍｍの光学グレードＺカットのＬｉ　
Ｎ　ｂ　Ｏ，単結晶基板の上にＲＦスパッタ法により膜
厚５μｍのＬｉＴａＯ５単結晶薄膜を形成した。

（２）（１）で得たＬ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏ３単結晶薄膜の
上に液相エピタキシャル成長法により、膜厚５μｍの本
発明のＬｉＮｂ０．単結晶薄膜を形成した。

（３）（２）で得たＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３単結晶薄膜の
表面を鏡面に研磨し、このＬｉＮｂＯ３単結晶薄膜を導
波層とするスラブ型導波路を作成した。

（４）（３）の導波路の膜厚をイオンビームエツチング
により、位相整合膜厚２．５０±０．０５μｍに調整し
た。

（５）（３）および（４）で得たスラブ型導波路をフメ
ートリソグラフイーにより、幅１０μｍ、膜厚２５０±
０．０５μｍ、段差１μｍのリッジ型のチャンネル型導
波路を作成した。

（６）（５）で得られたチャンネル型導波路の両端面を
ハフ研磨により、鏡面研磨して端面からの光の入出射を
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第２高調波発生素子（ＳＨＧ素
子）を用い、波長０．８３μｍ、４０ｍＷの半導体レー
ザを光源にしてＳＨＧ出力を測定し、その結果を第１表
に示した。

実施例２ （１）厚さ０．５μｍの光学グレーＦ　ＺカントのＬｉ
Ｎ　ｂ　Ｏｙ単結晶基板の上にＲＦスバンタ法により、
膜厚８μｍのＬｉＴａ０．単結晶薄膜を形成した。

（２）（１）で得られたＬｉＴａＯ３単結晶薄膜の上に
液相エピタキシャル成長法により、膜厚５μｍの本発明
のＬｉＮｂＯ３単結晶薄膜を形成した。

（３）（２）で得られたＬ　＋　Ｎ　ｂ　Ｏｙ単結晶薄
膜を用い実施例１の（３）〜（５）と同様の方法にて幅
１０μｍ、膜厚２．７０±０．０７μｍ、段差１゜２μ
ｍのりッジ型のチャンネル型導波路を作成した。

（４）（３）で得たＬｉＮｂＯ３単結晶薄膜を用い実施
例１の（６）と同様の方法にて研磨し、ＳＨＧ素子とし
た。

このようにして得られたＳＨＧ素子を用い波長０゜８３
μｍ、４０ｍＷの半導体レーザを光源そしてＳＨＧ出力
を測定し、第１表に示した。

実施例３ （１）厚さ０．５μｍの光学グレードＺカットのＬｉＮ
ｂＯ３単結晶基板の上にＲＦスパッタ法により、膜厚６
μｍのＬｉＴａ０．、単結晶薄膜を形成した。

（２）（１）で得られたＬｉＴａＯ３単結晶薄膜の上に
液相エピタキシャル成長法により、膜厚５μｍの本発明
のＬｉＮｂＯ３単結晶薄膜を形成した。

（３）（２）で得られたＬｉＮｂＯ３単結晶薄膜の表面
を鏡面に研磨し、このＬｉＮｂＯ３単結晶薄膜を導波層
とするスラブ型導波路を作成した。

（４）（３）で得たスラブ型導波路の両端面をハフ研磨
により、鏡面研磨して端面からの光の入出射を可能とし
て第２高調波発生素子とした。

このようにして得られたＳＨＯ素子を用い、波長０．８
３μｍ、４０ｍＷの半導体レーザを光源としてＳＨＧ出
力を測定し、その結果を第１表に示した。

比較例１ （１）厚さ０．５ｍｍの光学グレートＺカントのＬｉＮ
ｂｏ３単結晶基板の上に液相エピタキシャル法により膜
厚５μｍのＬ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏ３単結晶薄膜を形成した
。

（２）（１）で得たＬｉＮｂ０．単結晶薄膜の表面を鏡
面に研磨し、このＬｉＮｂＯ３単結晶薄膜を導波層とす
るスラブ方導波路を作成した。

（３）（２）の導波路の膜厚をイオンビームエンチング
により、位相整合膜厚２，５０±０．０５μｍに調整し
た。

（４）（２）および（３）で得たスラブ型導波路をフォ
トリソグラフィーにより、幅１０μｍ、膜厚２゜５０±
０．０５μｍ、段差１）ｔｍのリッジ型のチャンネル型
導波路を作成した。

（５）（４）で得られたチャンネル型導波路の両端面を
ハフ研磨により、鏡面研磨して端面からの光の入出射を
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第２高調波発生素子（ＳＨＧ素
子）を用い、波長０．８３μｍ、４０ｍＷの半導体レー
ザを光源にしてＳＨＧ出力を測定し、その結果を第１表
に示した。

比較例２ 比較例１と同様にして幅１０μｍ、膜厚２．２０±０．
０７μｍ、段差１．２μｍのリッジ型のチャンネル型導
波路からなるＳＨＧ素子を作成し、ＳＨＧ出力を測定し
、その結果を第１表に示した。

比較例３ （１）比較例１の（１）〜（２）と同様の方法により、
ＬｉＮｂＯ３単結晶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両端面をハフ研磨
により、鏡面研磨して端面からの光入出射を可能とし、
第２高調波発生素子とした。

このようにして得られた第２高調波発生素子（ＳＨＣ素
子）を用い、波長０．８３μｍ、４０ｍＷの半導体レー
ザを光源としてＳＨＧ出力を測定し、その結果を第１表
に示した。

第１表 実施例 比較例 ＳＨＧ出力（ｍ　Ｗ　） ２．１ ２．４ ２、　０ ＳＨＧ出力（ｍＷ） ０゜ ０、　８ ０．６ め、ＬｉＴａ０．単結晶基板の上に、同し条件で液相エ
ピタキシャル成長法で形成したＬｉＮｂＯ５単結晶薄膜
に比べ約２倍のＳＨＧ出力が得られた。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、容易に入手できるＬ
　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３単結晶基板を用いて、従来得られな
かった優れた光学的特性を有する単結晶薄膜を形成する
ことができ、薄膜導波路型ＳＨＧ素子の構成材料として
極めて有用である。

特許比コ人 イビデン株式会社 代二二二二、！一部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ニオブ酸リチウム単結晶基板上に、単結晶薄膜から
   なる中間層が形成され、該中間層上には、ニオブ酸リチ
   ウム単結晶薄膜が形成されてなることを特徴とするニオ
   ブ酸リチウム単結晶薄膜。 ２、前記中間層は、０．２〜３０μｍの厚みを有する請
   求項１に記載のニオブ酸リチウム単結晶薄膜。 ３、前記中間層とニオブ酸リチウム単結晶薄膜が格子整
   合されてなる請求項１に記載のニオブ酸リチウム単結晶
   薄膜。 ４、前記中間層は、タンタル酸リチウム単結晶薄膜であ
   る請求項１に記載のニオブ酸リチウム単結晶薄膜。 ５、前記タンタル酸リチウム単結晶薄膜の（０００１）
   面にニオブ酸リチウム単結晶薄膜が形成されてなる請求
   項４に記載のニオブ酸リチウム単結晶薄膜。 ６、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜のａ軸の格子定数がタ
   ンタル酸リチウム単結晶薄膜のａ軸の格子定数の９９．
   ８１〜１００．０７％の範囲内となるよう格子整合され
   てなる請求項４に記載のニオブ酸リチウム単結晶薄膜。 ７、前記ニオブ酸リチウム単結晶薄膜は、光伝播損失が
   １．４ｄＢ／ｃｍ以下である請求項１に記載のニオブ酸
   リチウム単結晶薄膜。 ８、前記ニオブ酸リチウム単結晶薄膜は、液相エピタキ
   シャル成長法により形成されてなる請求項１に記載のニ
   オブ酸リチウム単結晶薄膜。 ９、前記ニオブ酸リチウム単結晶薄膜は、ナトリウムと
   マグネシウムを含有してなることを特徴とする請求項１
   に記載のニオブ酸リチウム単結晶薄膜。 １０、前記ナトリウムおよびマグネシウムの含有量は、
   それぞれ０．１〜４．８モル％、０．８〜１０．８モル
   ％なる範囲である請求項９に記載のニオブ酸リチウム単
   結晶薄膜。