JPH04254836A - 光波長変換素子 - Google Patents
光波長変換素子Info
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- JPH04254836A JPH04254836A JP2933891A JP2933891A JPH04254836A JP H04254836 A JPH04254836 A JP H04254836A JP 2933891 A JP2933891 A JP 2933891A JP 2933891 A JP2933891 A JP 2933891A JP H04254836 A JPH04254836 A JP H04254836A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、第２高調波発生素子、
青色発光素子等として用いられる光波長変換素子に関す
る。
青色発光素子等として用いられる光波長変換素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】第２高調波発生（ＳＨＧ＝セカンド・ハ
ーモニック・ジェネレーション）素子とは、非線形光学
効果を有する光学結晶材料の非線形光学効果を利用して
、波長λのレーザ光をλ／２の波長光に変換する素子で
ある。よって、出射光の波長が入射光の１／２となり、
記録密度を４倍にできるため、光ディスクを始めとして
、ＣＤプレーヤ、レーザプリンタ、フォトリソグラフィ
等に応用されつつある。
ーモニック・ジェネレーション）素子とは、非線形光学
効果を有する光学結晶材料の非線形光学効果を利用して
、波長λのレーザ光をλ／２の波長光に変換する素子で
ある。よって、出射光の波長が入射光の１／２となり、
記録密度を４倍にできるため、光ディスクを始めとして
、ＣＤプレーヤ、レーザプリンタ、フォトリソグラフィ
等に応用されつつある。
【０００３】ここに、このようなＳＨＧ素子として小型
、直接変調等の要求に応えるため、入力光源として半導
体レーザが主流となりつつある。このような半導体レー
ザを光源とする場合、高い変換効率を得る必要上、薄膜
導波路構造のＳＨＧ素子が用いられる。良質な光導波路
を形成できる非線形光学効果を持つ光学結晶材料として
は、一般にＬｉＮｂＯ３ が最適と考えられている。し
かし、ＬｉＮｂＯ３ 単結晶では、０．８２〜０．８４
μｍなる半導体レーザの光源波長では位相整合（位相整
合とは、入射レーザ光の光導波路中での屈折率＝実効屈
折率と、第２高調波光の実効屈折率とが一致することを
いう）が不可能なことが報告されている。これは、Ｌｉ
ＮｂＯ３ の場合入射光の周波数ωでの常光屈折率がｎ
ｏ（ω） ＝２．２５３、出射光の周波数２ωでの異常
光屈折率がｎｅ（２ω） ＝２．２８２となり、位相整
合のための必要条件、即ち、ｎｏ（ω）＝ｎｅ（２ω）
を満たさないためである。
、直接変調等の要求に応えるため、入力光源として半導
体レーザが主流となりつつある。このような半導体レー
ザを光源とする場合、高い変換効率を得る必要上、薄膜
導波路構造のＳＨＧ素子が用いられる。良質な光導波路
を形成できる非線形光学効果を持つ光学結晶材料として
は、一般にＬｉＮｂＯ３ が最適と考えられている。し
かし、ＬｉＮｂＯ３ 単結晶では、０．８２〜０．８４
μｍなる半導体レーザの光源波長では位相整合（位相整
合とは、入射レーザ光の光導波路中での屈折率＝実効屈
折率と、第２高調波光の実効屈折率とが一致することを
いう）が不可能なことが報告されている。これは、Ｌｉ
ＮｂＯ３ の場合入射光の周波数ωでの常光屈折率がｎ
ｏ（ω） ＝２．２５３、出射光の周波数２ωでの異常
光屈折率がｎｅ（２ω） ＝２．２８２となり、位相整
合のための必要条件、即ち、ｎｏ（ω）＝ｎｅ（２ω）
を満たさないためである。
【０００４】このようなことから、例えば特開平２−１
２１３５号公報によれば、波長０．８２〜０．８４μｍ
のレーザ光を基本光とし、ＬｉＴａＯ３ 単結晶基板上
に３．７〜９．０μｍのＬｉＮｂＯ３ 導波層を形成し
た２層構造とし、結晶軸に対し０〜３５°の角度で入射
させることによりＳＨＧの位相整合をとるようにしたも
のがある。
２１３５号公報によれば、波長０．８２〜０．８４μｍ
のレーザ光を基本光とし、ＬｉＴａＯ３ 単結晶基板上
に３．７〜９．０μｍのＬｉＮｂＯ３ 導波層を形成し
た２層構造とし、結晶軸に対し０〜３５°の角度で入射
させることによりＳＨＧの位相整合をとるようにしたも
のがある。
【０００５】また、電子情報通信学会 技術研究報告
．ＭＷ８９−１４４の「ＬＤ光源を用いた導波型ＳＨＧ
素子の出力特性」によれば、ＬｉＴａＯ３ 単結晶基板
上にＬｉＮｂＯ３ 薄膜を形成し、さらに、その上にＭ
ｇＯドープのＬｉＮｂＯ３ 層を形成した３層構造とし
、基本波長０．８３μｍの半導体レーザ光をＳＨＧ変換
するようにしたものが示されている。
．ＭＷ８９−１４４の「ＬＤ光源を用いた導波型ＳＨＧ
素子の出力特性」によれば、ＬｉＴａＯ３ 単結晶基板
上にＬｉＮｂＯ３ 薄膜を形成し、さらに、その上にＭ
ｇＯドープのＬｉＮｂＯ３ 層を形成した３層構造とし
、基本波長０．８３μｍの半導体レーザ光をＳＨＧ変換
するようにしたものが示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前者の公報方式によれ
ば、ＬｉＮｂＯ３ 導波層の膜厚を変えることにより導
波路の実効的屈折率を変えることができる。光の導波に
際しては、ｚ軸（光学軸）に対して位相整合の可能な角
度で光を入射させることにより、位相整合条件を満足す
る状態が存在し、ＳＨＧが実現される。ところが、厳し
い角度整合精度が要求されるものであり、位相整合条件
を満たすことの再現性、温度、入射光波長の変動に対す
る許容幅が小さいものである。
ば、ＬｉＮｂＯ３ 導波層の膜厚を変えることにより導
波路の実効的屈折率を変えることができる。光の導波に
際しては、ｚ軸（光学軸）に対して位相整合の可能な角
度で光を入射させることにより、位相整合条件を満足す
る状態が存在し、ＳＨＧが実現される。ところが、厳し
い角度整合精度が要求されるものであり、位相整合条件
を満たすことの再現性、温度、入射光波長の変動に対す
る許容幅が小さいものである。
【０００７】一方、後者の文献方式の場合、ＭｇＯドー
プのＬｉＮｂＯ３ 層は元々位相整合条件を満たすよう
に作製した導波路であり、ＳＨＧ特性を有している。と
ころが、基板にＬｉＮｂＯ３ 層と屈折率が大きく異な
るＬｉＴａＯ３ を有している関係上、前者の場合と同
様に、温度、入射波長等の変動に対して弱いという欠点
を持つ。
プのＬｉＮｂＯ３ 層は元々位相整合条件を満たすよう
に作製した導波路であり、ＳＨＧ特性を有している。と
ころが、基板にＬｉＮｂＯ３ 層と屈折率が大きく異な
るＬｉＴａＯ３ を有している関係上、前者の場合と同
様に、温度、入射波長等の変動に対して弱いという欠点
を持つ。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明では
、非線形光学効果を有する光導波路を用いた光波長変換
素子において、ＬｉＴａｘＮｂ１−ｘＯ３ 単結晶基板
（但し、０≦ｘ＜１）による第１層上に、バッファ層な
る第２層と、ＭｇＯをドープしたＬｉＴａｙＮｂ１−ｙ
Ｏ３ （但し、０≦ｙ＜１）による導波層なる第３層と
を積層形成した。
、非線形光学効果を有する光導波路を用いた光波長変換
素子において、ＬｉＴａｘＮｂ１−ｘＯ３ 単結晶基板
（但し、０≦ｘ＜１）による第１層上に、バッファ層な
る第２層と、ＭｇＯをドープしたＬｉＴａｙＮｂ１−ｙ
Ｏ３ （但し、０≦ｙ＜１）による導波層なる第３層と
を積層形成した。
【０００９】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、入射光の周波数ωでの常光屈折率をｎｏ
（ω）、 出射光の周波数２ωでの異常光屈折率をｎｅ
（２ω） としたとき、第３層での屈折率が、
発明において、入射光の周波数ωでの常光屈折率をｎｏ
（ω）、 出射光の周波数２ωでの異常光屈折率をｎｅ
（２ω） としたとき、第３層での屈折率が、
【数２】
０＜（ｎｅ（２ω）−ｎｏ（ω））（第２層）≒（ｎｏ
（ω）−ｎｅ（２ω））（第３層）≦０．１ｎｅ（２ω
）（第２層）＜ｎｅ（２ω）（第３層）なる条件を満た
すように形成した。
０＜（ｎｅ（２ω）−ｎｏ（ω））（第２層）≒（ｎｏ
（ω）−ｎｅ（２ω））（第３層）≦０．１ｎｅ（２ω
）（第２層）＜ｎｅ（２ω）（第３層）なる条件を満た
すように形成した。
【００１０】さらに、請求項３記載の発明では、第３層
にＬｉ，Ｂｅ，Ｎａ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｎｄ，Ｃｒ，Ｋ
，Ｃａ，Ｓｒ，Ｃｅ，Ｂａ，Ｇｅ，Ａｌの元素の内の少
なくとも一つの元素をドープさせた。
にＬｉ，Ｂｅ，Ｎａ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｎｄ，Ｃｒ，Ｋ
，Ｃａ，Ｓｒ，Ｃｅ，Ｂａ，Ｇｅ，Ａｌの元素の内の少
なくとも一つの元素をドープさせた。
【００１１】
【作用】ＬｉＴａｘＮｂ１−ｘＯ３ 単結晶基板による
第１層上に、バッファ層なる第２層と、ＭｇＯドープの
ＬｉＴａｙＮｂ１−ｙＯ３ による導波層なる第３層と
を積層形成すると、第２高調波発生のための位相整合条
件を容易に満たし得るものとなる。特に第３層での屈折
率が、入射光の周波数ωでの常光屈折率をｎｏ（ω）、
出射光の周波数２ωでの異常光屈折率をｎｅ（２ω）
としたときに所定の関係式を満足すると、位相整合条
件を満たすことになるが、そのための制御は容易なもの
である。また、第３層に所定の元素をドープすることに
より、この第３層の膜厚方向の屈折率分布が第２高調波
発生のための位相整合条件を満たすことを容易に実現で
きる。このようにして、高変換効率を持つ温度等の変動
に強い高信頼性の第２高調波発生素子が実現でき、波長
０．８μｍ程度なる半導体レーザでの角度整合等の不要
な直接的な第２高調波発生が可能となる。
第１層上に、バッファ層なる第２層と、ＭｇＯドープの
ＬｉＴａｙＮｂ１−ｙＯ３ による導波層なる第３層と
を積層形成すると、第２高調波発生のための位相整合条
件を容易に満たし得るものとなる。特に第３層での屈折
率が、入射光の周波数ωでの常光屈折率をｎｏ（ω）、
出射光の周波数２ωでの異常光屈折率をｎｅ（２ω）
としたときに所定の関係式を満足すると、位相整合条
件を満たすことになるが、そのための制御は容易なもの
である。また、第３層に所定の元素をドープすることに
より、この第３層の膜厚方向の屈折率分布が第２高調波
発生のための位相整合条件を満たすことを容易に実現で
きる。このようにして、高変換効率を持つ温度等の変動
に強い高信頼性の第２高調波発生素子が実現でき、波長
０．８μｍ程度なる半導体レーザでの角度整合等の不要
な直接的な第２高調波発生が可能となる。
【００１２】
【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明する
。本実施例の光波長変換素子１は、基本的には、図１（
ａ）に示すようにＬｉＴａＸＮｂ１−ＸＯ３ 単結晶基
板（但し、０≦ｘ＜１）による第１層２上に、組成比の
異なるＬｉＴａｚＮｂ１−ｚＯ３ によるバッファ層な
る第２層３と、ＬｉＴａｙＮｂ１−ｙＯ３ 単結晶（但
し、０≦ｙ＜１）による導波層なる第３層４とを積層形
成した３層構造からなる。特に、第３層４についてはＭ
ｇＯがドーピングされており、屈折率ｎｅ，ｎｏの制御
の容易化と光損傷の低減化とが図られている。このよう
な薄膜状導波層に周波数ωの基本波を入射させたときに
、入射光の周波数ωでの常光屈折率をｎｏ（ω）、 出
射光の周波数２ωでの異常光屈折率をｎｅ（２ω） と
定義したとき、一般には、ｎｏ（ω）＜ｎｅ（２ω）で
あるので、位相整合条件ｎｏ（ω）＝ｎｅ（２ω）は満
たされない。
。本実施例の光波長変換素子１は、基本的には、図１（
ａ）に示すようにＬｉＴａＸＮｂ１−ＸＯ３ 単結晶基
板（但し、０≦ｘ＜１）による第１層２上に、組成比の
異なるＬｉＴａｚＮｂ１−ｚＯ３ によるバッファ層な
る第２層３と、ＬｉＴａｙＮｂ１−ｙＯ３ 単結晶（但
し、０≦ｙ＜１）による導波層なる第３層４とを積層形
成した３層構造からなる。特に、第３層４についてはＭ
ｇＯがドーピングされており、屈折率ｎｅ，ｎｏの制御
の容易化と光損傷の低減化とが図られている。このよう
な薄膜状導波層に周波数ωの基本波を入射させたときに
、入射光の周波数ωでの常光屈折率をｎｏ（ω）、 出
射光の周波数２ωでの異常光屈折率をｎｅ（２ω） と
定義したとき、一般には、ｎｏ（ω）＜ｎｅ（２ω）で
あるので、位相整合条件ｎｏ（ω）＝ｎｅ（２ω）は満
たされない。
【００１３】そこで、本実施例では、図１に示す第１〜
３層２〜４の各層の組成比ｘ，ｚ，ｙを変え、かつ、適
当な不純物（ドーパント）の導入と、各層の製法を制御
することで位相整合条件ｎｏ（ω）＝ｎｅ（２ω）を温
度、波長、膜厚に対して幅広い範囲で満足するようにし
たものである。
３層２〜４の各層の組成比ｘ，ｚ，ｙを変え、かつ、適
当な不純物（ドーパント）の導入と、各層の製法を制御
することで位相整合条件ｎｏ（ω）＝ｎｅ（２ω）を温
度、波長、膜厚に対して幅広い範囲で満足するようにし
たものである。
【００１４】まず、第１層２のＬｉＴａＸＮｂ１−ＸＯ
３単結晶に対して、第２層３のバッファ層は、屈折率を
低くするためにＬｉＴａｚＮｂ１−ｚＯ３ における組
成ｚをＬｉＴａＯ３ に近付ける方向にする。或いは、
Ｌｉ量を増やす、又は、第２層３形成時にストレスをか
けて膜形成する等の方法により、この第２層３の屈折率
を低くすればよい。
３単結晶に対して、第２層３のバッファ層は、屈折率を
低くするためにＬｉＴａｚＮｂ１−ｚＯ３ における組
成ｚをＬｉＴａＯ３ に近付ける方向にする。或いは、
Ｌｉ量を増やす、又は、第２層３形成時にストレスをか
けて膜形成する等の方法により、この第２層３の屈折率
を低くすればよい。
【００１５】第３層４には、ｎｏ（ω）＜ｎｅ（２ω）
なる条件を逆転させてｎｏ（ω）＞ｎｅ（２ω）なる条
件を満足するようにドーパントの導入を行ない、位相整
合条件を満たし得るようにする。ただし、環境温度、半
導体レーザ波長及び導波層膜厚の変動等に対して安定な
位相整合条件を満たすために、第２層３、第３層４は、
なる条件を逆転させてｎｏ（ω）＞ｎｅ（２ω）なる条
件を満足するようにドーパントの導入を行ない、位相整
合条件を満たし得るようにする。ただし、環境温度、半
導体レーザ波長及び導波層膜厚の変動等に対して安定な
位相整合条件を満たすために、第２層３、第３層４は、
【数３】０＜（ｎｅ（２ω）−ｎｏ（ω））（第２層）
≒（ｎｏ（ω）−ｎｅ（２ω））（第３層）≦０．１な
る関係式を満足するように形成されている。
≒（ｎｏ（ω）−ｎｅ（２ω））（第３層）≦０．１な
る関係式を満足するように形成されている。
【００１６】このような条件が満たされたとき、位相整
合の様子を示すモード分散カーブ特性を図２（ａ）に示
す。ちなみに、同図（ｂ）は従来方式によるモード分散
カーブ特性を示す。図から判るように、同図（ｂ）の従
来方式では入射光であるＴＭ（ω）ととＳＨＧ光である
ＴＥ（２ω）との位相整合点が急峻に交わっているのに
対し、本実施例の特性を示す同図（ａ）によればゆるや
かに交わっており、前述したような各変動に対して位相
整合条件が広いことを示している。
合の様子を示すモード分散カーブ特性を図２（ａ）に示
す。ちなみに、同図（ｂ）は従来方式によるモード分散
カーブ特性を示す。図から判るように、同図（ｂ）の従
来方式では入射光であるＴＭ（ω）ととＳＨＧ光である
ＴＥ（２ω）との位相整合点が急峻に交わっているのに
対し、本実施例の特性を示す同図（ａ）によればゆるや
かに交わっており、前述したような各変動に対して位相
整合条件が広いことを示している。
【００１７】３層構造全体として見た場合の各層の屈折
率分布は図１（ｂ）に示すようになっている。
率分布は図１（ｂ）に示すようになっている。
【００１８】第２層３は第１層２よりもＬｉＴａＯ３
の比率を高めることで容易に実現できる。このときには
、エピタキシャル法又はスパッタリング法或いはレーザ
アブレーション法が有効となるが、単にスパッタリング
法によりＬｉを相対的に多くしてエピタキシャル的に成
膜するようにしてもよい。さらには、第２層３は第１層
２の表面を改質しても本実施例による効果は損なわれな
いので、第１層２表面をドライエッチング或いはエキシ
マレーザによる光エッチング等によりストレスをかけた
後で第３層４を形成するようにしてもよい。即ち、第２
層３としては必ずしも推積形成しなくてもよい。
の比率を高めることで容易に実現できる。このときには
、エピタキシャル法又はスパッタリング法或いはレーザ
アブレーション法が有効となるが、単にスパッタリング
法によりＬｉを相対的に多くしてエピタキシャル的に成
膜するようにしてもよい。さらには、第２層３は第１層
２の表面を改質しても本実施例による効果は損なわれな
いので、第１層２表面をドライエッチング或いはエキシ
マレーザによる光エッチング等によりストレスをかけた
後で第３層４を形成するようにしてもよい。即ち、第２
層３としては必ずしも推積形成しなくてもよい。
【００１９】第３層４については、ｎｏ（ω）がｎｅ（
２ω）より大きくなるような元素、例えばＮａ（＋），
Ｋ（＋），Ｃａ（２＋），Ｂａ（２＋）（＋はイオンを
示す）などがドーパントとして効果的である。これらの
ドーパントとしての導入方法としては、液相エピタキシ
ャル成長法及びスパッタリング法、イオン注入法、拡散
法等の他、最近注目されているエキシマレーザを用いた
レーザアブレーション法によれば精度よく成膜できる。 特に、レーザアブレーション法によれば成膜速度が１μ
ｍ／分と速いため量産性に優れ、かつ、レーザの条件を
変えることで所定の膜厚に加工・エッチングすることが
容易である利点を持つ。また、全体としては伝搬損失等
の緩和のために、各層にＭｇＯを全体的にドープしてお
くことも必要である。ＭｇＯがｎｏ（ω）＞ｎｅ（２ω
）を満たすために重要であることはいうまでもない。さ
らに、その他のドーパントとしては、アルカリ系を中心
として前述したもの以外に、例えばＴｉ，Ｎｉ，Ｂｅ，
Ｇｅ，Ｎｄ，Ｃｅ，Ｓｒ，Ｃｒ，Ｖ，Ａｌ等の元素が有
望であり、これらを単独又は複合体でドープすればｎｏ
（ω）＞ｎｅ（２ω）なる条件を満足できる。
２ω）より大きくなるような元素、例えばＮａ（＋），
Ｋ（＋），Ｃａ（２＋），Ｂａ（２＋）（＋はイオンを
示す）などがドーパントとして効果的である。これらの
ドーパントとしての導入方法としては、液相エピタキシ
ャル成長法及びスパッタリング法、イオン注入法、拡散
法等の他、最近注目されているエキシマレーザを用いた
レーザアブレーション法によれば精度よく成膜できる。 特に、レーザアブレーション法によれば成膜速度が１μ
ｍ／分と速いため量産性に優れ、かつ、レーザの条件を
変えることで所定の膜厚に加工・エッチングすることが
容易である利点を持つ。また、全体としては伝搬損失等
の緩和のために、各層にＭｇＯを全体的にドープしてお
くことも必要である。ＭｇＯがｎｏ（ω）＞ｎｅ（２ω
）を満たすために重要であることはいうまでもない。さ
らに、その他のドーパントとしては、アルカリ系を中心
として前述したもの以外に、例えばＴｉ，Ｎｉ，Ｂｅ，
Ｇｅ，Ｎｄ，Ｃｅ，Ｓｒ，Ｃｒ，Ｖ，Ａｌ等の元素が有
望であり、これらを単独又は複合体でドープすればｎｏ
（ω）＞ｎｅ（２ω）なる条件を満足できる。
【００２０】ところで、このような基本構成に基づく実
際的なＳＨＧ素子１の構成例について、具体例１、具体
例２として示す。
際的なＳＨＧ素子１の構成例について、具体例１、具体
例２として示す。
【００２１】まず、具体例１として、ＬｉＮｂＯ３ 単
結晶基板による第１層２上に、レーザアブレーション法
によりＬｉＴａ０．１Ｎｂ０．９Ｏ３ を約１０００Å
エピタキシャル成長させて第２層３を形成した。レーザ
アブレーションの条件は、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）エキシ
マレーザをＬｉＴａ０．１Ｎｂ０．９Ｏ３ の組成を持
ったターゲットに照射させ、基板側にあるＬｉＮｂＯ３
上に成長させるものとした。基板温度は６００℃、雰
囲気は真空中とした。さらに、第３層４としてはＭｇＯ
ドープのＬｉＮｂＯ３ を同じ条件でレーザアブレーシ
ョン法により膜厚３．５μｍに形成して完成させた。
結晶基板による第１層２上に、レーザアブレーション法
によりＬｉＴａ０．１Ｎｂ０．９Ｏ３ を約１０００Å
エピタキシャル成長させて第２層３を形成した。レーザ
アブレーションの条件は、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）エキシ
マレーザをＬｉＴａ０．１Ｎｂ０．９Ｏ３ の組成を持
ったターゲットに照射させ、基板側にあるＬｉＮｂＯ３
上に成長させるものとした。基板温度は６００℃、雰
囲気は真空中とした。さらに、第３層４としてはＭｇＯ
ドープのＬｉＮｂＯ３ を同じ条件でレーザアブレーシ
ョン法により膜厚３．５μｍに形成して完成させた。
【００２２】具体例２としては、ＬｉＴａ０．２Ｎｂ０
．８Ｏ３ 基板による第１層２上に、液相エピタキシャ
ル法によりＬｉＴａ０．３Ｎｂ０．７Ｏ３ バッファ層
を第２層３として約０．５μｍに形成後、同じく、液相
エピタキシャル法によりＭｇＯドープのＬｉＴａ０．２
Ｎｂ０．８Ｏ３ を約５μｍに形成し、その後、所定膜
厚にするためにＡｒＦ（１９３ｎｍ）エキシマレーザに
より４μｍにエッチングすることで、導波路を完成させ
た。
．８Ｏ３ 基板による第１層２上に、液相エピタキシャ
ル法によりＬｉＴａ０．３Ｎｂ０．７Ｏ３ バッファ層
を第２層３として約０．５μｍに形成後、同じく、液相
エピタキシャル法によりＭｇＯドープのＬｉＴａ０．２
Ｎｂ０．８Ｏ３ を約５μｍに形成し、その後、所定膜
厚にするためにＡｒＦ（１９３ｎｍ）エキシマレーザに
より４μｍにエッチングすることで、導波路を完成させ
た。
【００２３】
【発明の効果】本発明は、上述したように、ＬｉＴａｘ
Ｎｂ１−ｘＯ３ 単結晶基板による第１層上に、バッフ
ァ層なる第２層と、ＭｇＯドープのＬｉＴａｙＮｂ１−
ｙＯ３ による導波層なる第３層とを積層形成したので
、第２高調波発生のための位相整合条件を容易に満たし
得るものとすることができ、特に請求項２記載の発明に
よれば、第３層での屈折率が、入射光の周波数ωでの常
光屈折率をｎｏ（ω）、 出射光の周波数２ωでの異常
光屈折率をｎｅ（２ω） としたときに所定の関係式を
満足するように形成したので、製造容易な３層構造にし
て高変換効率を持つ温度等の変動に強い高信頼性の第２
高調波発生素子を実現でき、波長０．８μｍ程度なる半
導体レーザでの角度整合等の不要な直接的な第２高調波
発生も可能となり、さらに、請求項３記載の発明によれ
ば、所定の元素をドープして第３層を形成したので、第
３層の膜厚方向の屈折率分布が第２高調波発生のための
位相整合条件を満たすような微妙な制御を容易に実現で
きるものである。
Ｎｂ１−ｘＯ３ 単結晶基板による第１層上に、バッフ
ァ層なる第２層と、ＭｇＯドープのＬｉＴａｙＮｂ１−
ｙＯ３ による導波層なる第３層とを積層形成したので
、第２高調波発生のための位相整合条件を容易に満たし
得るものとすることができ、特に請求項２記載の発明に
よれば、第３層での屈折率が、入射光の周波数ωでの常
光屈折率をｎｏ（ω）、 出射光の周波数２ωでの異常
光屈折率をｎｅ（２ω） としたときに所定の関係式を
満足するように形成したので、製造容易な３層構造にし
て高変換効率を持つ温度等の変動に強い高信頼性の第２
高調波発生素子を実現でき、波長０．８μｍ程度なる半
導体レーザでの角度整合等の不要な直接的な第２高調波
発生も可能となり、さらに、請求項３記載の発明によれ
ば、所定の元素をドープして第３層を形成したので、第
３層の膜厚方向の屈折率分布が第２高調波発生のための
位相整合条件を満たすような微妙な制御を容易に実現で
きるものである。
【図１】本発明の一実施例の基本構造と屈折率分布との
関係を示す説明図である。
関係を示す説明図である。
【図２】導波層の膜厚と実効屈折率との関係を従来例と
対比して示す特性図である。
対比して示す特性図である。
２ 第１層
３ 第２層
４ 第４層
Claims (3)
- 【請求項１】 非線形光学効果を有する光導波路を用
いた光波長変換素子において、ＬｉＴａｘＮｂ１−ｘＯ
３ 単結晶基板（但し、０≦ｘ＜１）による第１層上に
、バッファ層なる第２層と、ＭｇＯをドープしたＬｉＴ
ａｙＮｂ１−ｙＯ３ （但し、０≦ｙ＜１）による導波
層なる第３層とを積層形成したことを特徴とする光波長
変換素子。 - 【請求項２】 入射光の周波数ωでの常光屈折率をｎ
ｏ（ω）、 出射光の周波数２ωでの異常光屈折率をｎ
ｅ（２ω） としたとき、第３層での屈折率が、【数１
】０＜（ｎｅ（２ω）−ｎｏ（ω））（第２層）≒（ｎ
ｏ（ω）−ｎｅ（２ω））（第３層）≦０．１ｎｅ（２
ω）（第２層）＜ｎｅ（２ω）（第３層）なる条件を満
たすように形成したことを特徴とする請求項１記載の光
波長変換素子。 - 【請求項３】 第３層にＬｉ，Ｂｅ，Ｎａ，Ｎｉ，Ｔ
ｉ，Ｖ，Ｎｄ，Ｃｒ，Ｋ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｃｅ，Ｂａ，Ｇ
ｅ，Ａｌの元素の内の少なくとも一つの元素をドープさ
せたことを特徴とする請求項１又は２記載の光波長変換
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02933891A JP3203003B2 (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 光波長変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02933891A JP3203003B2 (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 光波長変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04254836A true JPH04254836A (ja) | 1992-09-10 |
| JP3203003B2 JP3203003B2 (ja) | 2001-08-27 |
Family
ID=12273454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02933891A Expired - Lifetime JP3203003B2 (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 光波長変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3203003B2 (ja) |
-
1991
- 1991-01-30 JP JP02933891A patent/JP3203003B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3203003B2 (ja) | 2001-08-27 |
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