JPH04270323A - ドメイン制御装置 - Google Patents
ドメイン制御装置Info
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- JPH04270323A JPH04270323A JP3031062A JP3106291A JPH04270323A JP H04270323 A JPH04270323 A JP H04270323A JP 3031062 A JP3031062 A JP 3031062A JP 3106291 A JP3106291 A JP 3106291A JP H04270323 A JPH04270323 A JP H04270323A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
- G02F1/377—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
- G02F1/3775—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure with a periodic structure, e.g. domain inversion, for quasi-phase-matching [QPM]
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/3558—Poled materials, e.g. with periodic poling; Fabrication of domain inverted structures, e.g. for quasi-phase-matching [QPM]
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/3544—Particular phase matching techniques
- G02F1/3548—Quasi phase matching [QPM], e.g. using a periodic domain inverted structure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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、例えば光第２高調波発
生素子（ＳＨＧ）等の光デバイス装置の形成に適用して
好適なドメイン制御装置に係わる。
生素子（ＳＨＧ）等の光デバイス装置の形成に適用して
好適なドメイン制御装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】近年特にＳＨＧ素子等の光デバイス装置
において、その表面に周期ドメイン反転構造を形成して
光出力等の特性の向上をはかることが提案されている。 例えばＳＨＧ素子は、周波数ωの光を導入すると、２ω
の周波数の第２高調波の光を発生するもので、このＳＨ
Ｇ素子によって単一波長光の波長範囲の拡大化がはから
れ、これに伴いレーザの利用範囲の拡大化と各技術分野
でのレーザ光利用の最適化をはかることができる。例え
ばレーザ光の短波長化によってレーザ光を用いた光記録
再生、光磁気記録再生等において、その記録密度の向上
をはかることができる。
において、その表面に周期ドメイン反転構造を形成して
光出力等の特性の向上をはかることが提案されている。 例えばＳＨＧ素子は、周波数ωの光を導入すると、２ω
の周波数の第２高調波の光を発生するもので、このＳＨ
Ｇ素子によって単一波長光の波長範囲の拡大化がはから
れ、これに伴いレーザの利用範囲の拡大化と各技術分野
でのレーザ光利用の最適化をはかることができる。例え
ばレーザ光の短波長化によってレーザ光を用いた光記録
再生、光磁気記録再生等において、その記録密度の向上
をはかることができる。
【０００３】このようなＳＨＧ素子としては、例えばＫ
ＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４ ）を用いたいわゆるバルク型の
ＳＨＧ素子や、より大なる非線形光学定数を利用して位
相整合を行う導波路型のＳＨＧ素子、例えばニオブ酸リ
チウムＬｉＮｂＯ３ （以下ＬＮと記す）等の強誘電体
の非線形光学材料より成る単結晶基板の上に線形導波路
を形成して、これに近赤外光の基本波を入力して第２高
調波の例えば緑、青色光を放射モードとして基板側から
とりだすチェレンコフ放射型のＳＨＧ素子等がある。
ＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４ ）を用いたいわゆるバルク型の
ＳＨＧ素子や、より大なる非線形光学定数を利用して位
相整合を行う導波路型のＳＨＧ素子、例えばニオブ酸リ
チウムＬｉＮｂＯ３ （以下ＬＮと記す）等の強誘電体
の非線形光学材料より成る単結晶基板の上に線形導波路
を形成して、これに近赤外光の基本波を入力して第２高
調波の例えば緑、青色光を放射モードとして基板側から
とりだすチェレンコフ放射型のＳＨＧ素子等がある。
【０００４】しかしながらバルク型ＳＨＧ素子はその特
性上ＳＨＧ変換効率が比較的低く、またチェレンコフ放
射型ＳＨＧ素子は、ＳＨＧビームの放射方向が基板内方
向であり、ビームスポット形状も例えば三日月状スポッ
トという特異な形状をなし、実際の使用においての問題
点が存在する。
性上ＳＨＧ変換効率が比較的低く、またチェレンコフ放
射型ＳＨＧ素子は、ＳＨＧビームの放射方向が基板内方
向であり、ビームスポット形状も例えば三日月状スポッ
トという特異な形状をなし、実際の使用においての問題
点が存在する。
【０００５】変換効率の高いデバイス実現のためには、
基本波と第２高調波の位相伝搬速度を等しくしなくては
ならない。これを擬似的に行う方法として非線形光学定
数の＋−を周期的に配列する方法が提案されている（Ｊ
．Ａ．Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ，Ｎ．Ｂｌｏｅｍｂｅｒｇｅ
ｎ，他、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．，１２７，１９１８（１９
６２）） 。これを実現する方法として結晶（例えば結
晶軸）の方向を周期的に反転させる方法がある。具体的
な方法としては、例えば結晶を薄く切断して張り合わせ
る方法（岡田、滝沢、家入、ＮＨＫ技術研究、２９（１
） 、２４（１９７７）） や、また結晶引上げ時に例
えば印加する電流の極性を制御して周期的な分域（ドメ
イン）を形成して周期ドメイン反転構造を形成する方法
（Ｄ．Ｆｅｎｇ， Ｎ．Ｂ．Ｍｉｎｇ， Ｊ．Ｆ．Ｈｏ
ｎｇ， 他、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，３７，
６０７（１９８０）， Ｋ．Ｎａｓｓａｕ， Ｈ．Ｊ．
Ｌｅｖｉｎｓｔｅｉｎ， Ｇ．Ｈ．Ｌｏｉａｃａｎｏ
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６，２２８（１９
６５）， Ａ．Ｆｅｉｓｔ， Ｐ．Ｋｏｉｄｌ Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，４７，１１２５（１９８５
）） がある。
基本波と第２高調波の位相伝搬速度を等しくしなくては
ならない。これを擬似的に行う方法として非線形光学定
数の＋−を周期的に配列する方法が提案されている（Ｊ
．Ａ．Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ，Ｎ．Ｂｌｏｅｍｂｅｒｇｅ
ｎ，他、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．，１２７，１９１８（１９
６２）） 。これを実現する方法として結晶（例えば結
晶軸）の方向を周期的に反転させる方法がある。具体的
な方法としては、例えば結晶を薄く切断して張り合わせ
る方法（岡田、滝沢、家入、ＮＨＫ技術研究、２９（１
） 、２４（１９７７）） や、また結晶引上げ時に例
えば印加する電流の極性を制御して周期的な分域（ドメ
イン）を形成して周期ドメイン反転構造を形成する方法
（Ｄ．Ｆｅｎｇ， Ｎ．Ｂ．Ｍｉｎｇ， Ｊ．Ｆ．Ｈｏ
ｎｇ， 他、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，３７，
６０７（１９８０）， Ｋ．Ｎａｓｓａｕ， Ｈ．Ｊ．
Ｌｅｖｉｎｓｔｅｉｎ， Ｇ．Ｈ．Ｌｏｉａｃａｎｏ
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６，２２８（１９
６５）， Ａ．Ｆｅｉｓｔ， Ｐ．Ｋｏｉｄｌ Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，４７，１１２５（１９８５
）） がある。
【０００６】これらの方法は結晶材料の全体にわたって
周期構造を形成することを目的としている。しかしなが
ら、上述した方法による場合は大規模な装置が必要とな
るのみならず、ドメイン形成の制御が難しいという問題
点がある。
周期構造を形成することを目的としている。しかしなが
ら、上述した方法による場合は大規模な装置が必要とな
るのみならず、ドメイン形成の制御が難しいという問題
点がある。
【０００７】これに対して結晶材料の表面近傍に上述の
周期ドメイン反転構造を形成する方法として、例えばＴ
ｉを結晶表面から拡散させる方法（伊藤弘昌、張英海、
稲場文男、第４９回応用物理学会講演会予稿集９１９（
１９８８））が提案されている。しかしながらこの方法
による場合、ドメイン反転部分の屈折率が変化し出力光
のビームが多数本になる恐れがあり、また基本波が漏波
する場合がある。
周期ドメイン反転構造を形成する方法として、例えばＴ
ｉを結晶表面から拡散させる方法（伊藤弘昌、張英海、
稲場文男、第４９回応用物理学会講演会予稿集９１９（
１９８８））が提案されている。しかしながらこの方法
による場合、ドメイン反転部分の屈折率が変化し出力光
のビームが多数本になる恐れがあり、また基本波が漏波
する場合がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本出願人は、先に特願
平１−８２７１号特許出願及び特願平１−１８４３６２
号特許出願において、非線形光学材料に対するドメイン
制御方法を提案した、この方法は、シングルドメイン化
された非線形光学材料を挟んでその相対向する両主面に
対向電極を配置または絶縁体を介して対向配置し、両電
極間に直流電圧を印加することによって局部的にドメイ
ン反転領域を形成して周期ドメイン反転構造を得るもの
である。
平１−８２７１号特許出願及び特願平１−１８４３６２
号特許出願において、非線形光学材料に対するドメイン
制御方法を提案した、この方法は、シングルドメイン化
された非線形光学材料を挟んでその相対向する両主面に
対向電極を配置または絶縁体を介して対向配置し、両電
極間に直流電圧を印加することによって局部的にドメイ
ン反転領域を形成して周期ドメイン反転構造を得るもの
である。
【０００９】しかしながらこのような方法により形成し
た周期ドメイン反転構造は、図３Ａ及びＢに示すように
、ドメイン反転領域３Ａの幅ｗと厚さｔとの比ｔ／ｗが
１以下であった。このため周期ドメイン反転構造を微細
にするとｔの絶対値が小となってしまい、光導波路の厚
さより小となってしまう。即ち例えばドメイン反転領域
３Ａの幅ｗを１．５μｍとする場合、その厚さｔは約０
．５μｍとなってしまい、光導波路２の厚さを約１．０
μｍとする場合、充分その光導波路部分とそのエバネッ
セント領域に周期ドメイン反転構造が形成されないため
、上述したような、非線形光学定数の＋−を周期的に配
列することにより基本波と第２高調波の位相伝搬速度を
等しくすることの効果が充分得られず、ＳＨＧ効率の向
上を阻む一因となっている。
た周期ドメイン反転構造は、図３Ａ及びＢに示すように
、ドメイン反転領域３Ａの幅ｗと厚さｔとの比ｔ／ｗが
１以下であった。このため周期ドメイン反転構造を微細
にするとｔの絶対値が小となってしまい、光導波路の厚
さより小となってしまう。即ち例えばドメイン反転領域
３Ａの幅ｗを１．５μｍとする場合、その厚さｔは約０
．５μｍとなってしまい、光導波路２の厚さを約１．０
μｍとする場合、充分その光導波路部分とそのエバネッ
セント領域に周期ドメイン反転構造が形成されないため
、上述したような、非線形光学定数の＋−を周期的に配
列することにより基本波と第２高調波の位相伝搬速度を
等しくすることの効果が充分得られず、ＳＨＧ効率の向
上を阻む一因となっている。
【００１０】このような方法に対して、電子線を非線形
光学材料に照射して、所要のパターンの周期ドメイン反
転構造を得る方法が提案されている（Ｒ．Ｗ．Ｋｅｙｓ
， Ａ．Ｌｏｎｉ， Ｂ．Ｊ．Ｌｕｆｆ， Ｐ．Ｄ．Ｔ
ｏｗｎｓｅｎｄ 他、Ｅｌｅｃｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ １ｓｔ Ｆｅｂｕｒｕａｒｙ １９９０ Ｖｏ
ｌ．２６ Ｎｏ．３）。この方法では、図４に略線的断
面図を示すように、非線形光学材料としてＬＮ基板６１
の−ｃ面６１ｃ上に、厚さ５０ｎｍのＮｉＣｒ層６２を
被着した後厚さ４００ｎｍのＡｕ層６３を被着してこの
Ａｕ層６３を所要のパターンにパターニングし、このパ
ターニングされたＡｕ層６３上から電子ビームを照射す
るものである。この場合は、基板６１を約５８０℃に加
熱して基板６１自体にそのｃ軸方向に１０Ｖ／ｃｍの電
界をかけ、１０ｋｅＶのエネルギーで、９ｍｍ２ に対
して全ドーズ量は１０１７、即ち約１０１６ｍｍ−２の
電子ビーム照射を１時間行っている。
光学材料に照射して、所要のパターンの周期ドメイン反
転構造を得る方法が提案されている（Ｒ．Ｗ．Ｋｅｙｓ
， Ａ．Ｌｏｎｉ， Ｂ．Ｊ．Ｌｕｆｆ， Ｐ．Ｄ．Ｔ
ｏｗｎｓｅｎｄ 他、Ｅｌｅｃｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ １ｓｔ Ｆｅｂｕｒｕａｒｙ １９９０ Ｖｏ
ｌ．２６ Ｎｏ．３）。この方法では、図４に略線的断
面図を示すように、非線形光学材料としてＬＮ基板６１
の−ｃ面６１ｃ上に、厚さ５０ｎｍのＮｉＣｒ層６２を
被着した後厚さ４００ｎｍのＡｕ層６３を被着してこの
Ａｕ層６３を所要のパターンにパターニングし、このパ
ターニングされたＡｕ層６３上から電子ビームを照射す
るものである。この場合は、基板６１を約５８０℃に加
熱して基板６１自体にそのｃ軸方向に１０Ｖ／ｃｍの電
界をかけ、１０ｋｅＶのエネルギーで、９ｍｍ２ に対
して全ドーズ量は１０１７、即ち約１０１６ｍｍ−２の
電子ビーム照射を１時間行っている。
【００１１】しかしながらこのような方法による場合、
非線形光学材料の表面に、絶縁体或いは電極材料等の物
質を被着してパターニングし、さらに高温の熱処理及び
高温中での電圧印加という工程において、非線形光学材
料の表面が汚れる恐れがある。またこの場合、ＬＮ基板
から酸素分子の外拡散によってドメイン反転領域を形成
するため、Ｌｉ外拡散法と同様に組成の変化により屈折
率の変動をもたらす恐れがあり、特性の変動を生ずる恐
れがある。
非線形光学材料の表面に、絶縁体或いは電極材料等の物
質を被着してパターニングし、さらに高温の熱処理及び
高温中での電圧印加という工程において、非線形光学材
料の表面が汚れる恐れがある。またこの場合、ＬＮ基板
から酸素分子の外拡散によってドメイン反転領域を形成
するため、Ｌｉ外拡散法と同様に組成の変化により屈折
率の変動をもたらす恐れがあり、特性の変動を生ずる恐
れがある。
【００１２】このような問題を解決するために、本出願
人は先に特願平３−２６３５８号特許出願において、シ
ングルドメイン化された強誘電体結晶に対して加速電圧
１５ｋＶ以上、又は照射電流密度１μＡ／ｍｍ２ 以上
の荷電粒子例えば電子線を、最終的に得る周期ドメイン
反転構造のパターンに対応するパターンに局部的に照射
して、周期ドメイン反転構造のドメイン反転領域を形成
する方法を提案した。
人は先に特願平３−２６３５８号特許出願において、シ
ングルドメイン化された強誘電体結晶に対して加速電圧
１５ｋＶ以上、又は照射電流密度１μＡ／ｍｍ２ 以上
の荷電粒子例えば電子線を、最終的に得る周期ドメイン
反転構造のパターンに対応するパターンに局部的に照射
して、周期ドメイン反転構造のドメイン反転領域を形成
する方法を提案した。
【００１３】このような方法による場合、例えば図５に
その製法の一例の略線的拡大斜視図を示すように、例え
ば非線形光学材料のＬＮ結晶より成る強誘電体結晶１の
一方の面１Ｂ上に例えばフォトリソグラフィの適用によ
りフォトレジスト又はアルミナＡｌ２ Ｏ３ 等より成
る絶縁体６を例えば平行帯状にパターニングした後、こ
の絶縁体６上を覆うように全面的にＡｕ等より成る導電
体５を被着形成し、この導電体５と接触するようにＣｕ
等より成る電極台７にＬＮ結晶１を載置して、このＬＮ
結晶１の他の面１Ａ上から荷電粒子例えば電子線ｂを全
面照射することによって、導電体５に近い領域に電流を
集中させて、導電体５を被着した部分に対応してドメイ
ン反転領域を生じさせている。
その製法の一例の略線的拡大斜視図を示すように、例え
ば非線形光学材料のＬＮ結晶より成る強誘電体結晶１の
一方の面１Ｂ上に例えばフォトリソグラフィの適用によ
りフォトレジスト又はアルミナＡｌ２ Ｏ３ 等より成
る絶縁体６を例えば平行帯状にパターニングした後、こ
の絶縁体６上を覆うように全面的にＡｕ等より成る導電
体５を被着形成し、この導電体５と接触するようにＣｕ
等より成る電極台７にＬＮ結晶１を載置して、このＬＮ
結晶１の他の面１Ａ上から荷電粒子例えば電子線ｂを全
面照射することによって、導電体５に近い領域に電流を
集中させて、導電体５を被着した部分に対応してドメイ
ン反転領域を生じさせている。
【００１４】しかしながら、このような方法によって形
成した場合、微細なドメイン反転領域を得ることが難し
いという問題がある。例えば上述の製法により形成した
ドメイン反転領域の一例の模式図を図６に示す。この例
では、導電体５を幅４μｍ、ピッチ８μｍの帯状パター
ンとしてパターン照射を行い、ドメイン反転領域を形成
した面を、フッ酸ＨＦと硝酸Ｈ２ ＮＯ３ との比をＨ
Ｆ：Ｈ２ ＮＯ３ ＝１：４（容量比）として混合した
７０℃のエッチング液に２分〜５分浸漬した後、顕微鏡
写真に基づいて倍率１４０倍として描いたパターン図で
ある。図６に示すように、上述の方法によって形成した
ときは各ドメイン反転領域３Ａが集中した島状となり、
望ましい幅及びピッチのドメイン反転領域が得られない
場合がある。
成した場合、微細なドメイン反転領域を得ることが難し
いという問題がある。例えば上述の製法により形成した
ドメイン反転領域の一例の模式図を図６に示す。この例
では、導電体５を幅４μｍ、ピッチ８μｍの帯状パター
ンとしてパターン照射を行い、ドメイン反転領域を形成
した面を、フッ酸ＨＦと硝酸Ｈ２ ＮＯ３ との比をＨ
Ｆ：Ｈ２ ＮＯ３ ＝１：４（容量比）として混合した
７０℃のエッチング液に２分〜５分浸漬した後、顕微鏡
写真に基づいて倍率１４０倍として描いたパターン図で
ある。図６に示すように、上述の方法によって形成した
ときは各ドメイン反転領域３Ａが集中した島状となり、
望ましい幅及びピッチのドメイン反転領域が得られない
場合がある。
【００１５】これは、絶縁体６を上述したように幅４μ
ｍ、ピッチ８μｍ程度の微細なパターンとして形成する
場合には、この絶縁体６の厚さを数μｍ程度以上とする
ことができず、結果的にこの部分において充分絶縁性を
保持することができなくなって絶縁体６を被着した部分
においても分極反転が生じてしまうためと思われる。
ｍ、ピッチ８μｍ程度の微細なパターンとして形成する
場合には、この絶縁体６の厚さを数μｍ程度以上とする
ことができず、結果的にこの部分において充分絶縁性を
保持することができなくなって絶縁体６を被着した部分
においても分極反転が生じてしまうためと思われる。
【００１６】このように、ドメイン反転領域３Ａが島状
パターンとなる等、断続して生じる場合は、例えば上述
の周期ドメイン反転構造の、擬似的に基本波と第２高調
波の位相伝搬速度を等しくする位相整合条件を安定して
満たすことができなくなって、２次高調波光の出力が低
下したり、不良品の発生率を高めたりして歩留りの低下
を来す恐れがある。
パターンとなる等、断続して生じる場合は、例えば上述
の周期ドメイン反転構造の、擬似的に基本波と第２高調
波の位相伝搬速度を等しくする位相整合条件を安定して
満たすことができなくなって、２次高調波光の出力が低
下したり、不良品の発生率を高めたりして歩留りの低下
を来す恐れがある。
【００１７】本発明が解決しようとする課題は、ドメイ
ン反転領域の形状の制御性の向上をはかって、微細ドメ
イン反転構造を確実に形成して、高変換効率のＳＨＧ素
子等の光デバイス装置を歩留り良く得ることができるよ
うにすることである。
ン反転領域の形状の制御性の向上をはかって、微細ドメ
イン反転構造を確実に形成して、高変換効率のＳＨＧ素
子等の光デバイス装置を歩留り良く得ることができるよ
うにすることである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明ドメイン制御装置
の一例の略線的拡大斜視図を図１に示す。本発明は、強
誘電体結晶１の一方の面１Ｂに所要のパターンの導体５
を形成し、パターン導体５の一部が、電極台７に接触さ
れて載置された状態で強誘電体結晶１の他の面１Ａから
荷電粒子を照射して強誘電体結晶１にドメイン反転領域
３Ａを形成するドメイン制御装置において、電極台７の
パターン導体５と接触する面７Ｂ上に凹部８が形成され
て成り、この凹部８上に跨がってパターン導体５の一部
を電極台７に接触するようになす。
の一例の略線的拡大斜視図を図１に示す。本発明は、強
誘電体結晶１の一方の面１Ｂに所要のパターンの導体５
を形成し、パターン導体５の一部が、電極台７に接触さ
れて載置された状態で強誘電体結晶１の他の面１Ａから
荷電粒子を照射して強誘電体結晶１にドメイン反転領域
３Ａを形成するドメイン制御装置において、電極台７の
パターン導体５と接触する面７Ｂ上に凹部８が形成され
て成り、この凹部８上に跨がってパターン導体５の一部
を電極台７に接触するようになす。
【００１９】
【作用】上述したように、本発明ドメイン制御装置では
、強誘電体結晶１の面１Ｂ上に形成したパターン導体５
の一部が、凹部８を有する電極台７に、この凹部８にパ
ターン導体５が跨って電極台７に接触するように載置し
た後、他の面１Ｂ上から荷電粒子例えば電子線ｂを照射
することによってドメイン反転領域を形成するものであ
るが、このような電極台７を用いることによって、微細
な幅及びパターンを有するドメイン反転領域を形成する
ことができた。
、強誘電体結晶１の面１Ｂ上に形成したパターン導体５
の一部が、凹部８を有する電極台７に、この凹部８にパ
ターン導体５が跨って電極台７に接触するように載置し
た後、他の面１Ｂ上から荷電粒子例えば電子線ｂを照射
することによってドメイン反転領域を形成するものであ
るが、このような電極台７を用いることによって、微細
な幅及びパターンを有するドメイン反転領域を形成する
ことができた。
【００２０】これは、結晶１の面１Ｂ上のパターン導体
５が形成されない領域において、充分絶縁性を保持する
ことができるためと思われる。
５が形成されない領域において、充分絶縁性を保持する
ことができるためと思われる。
【００２１】
【実施例】以下本発明ドメイン制御装置の一例を詳細に
説明する。この場合、強誘電体結晶１上に周期ドメイン
反転構造を形成する場合で、図１に示すように、例えば
非線形光学材料のＬＮ結晶より成る強誘電体結晶１がそ
の厚さ方向、即ち矢印ｄで示す方向にｃ軸（Ｚ軸）を有
して成り、この場合−ｃ面側を主面１Ａとする。この強
誘電体結晶１の単分域化は、例えばそのキュリー温度直
下の例えば１２００℃程度まで昇温してその厚さ方向に
外部直流電圧を全面的に印加することによって、全面的
にｃ軸の厚さ方向に揃えて単分域化即ちシングルドメイ
ン化を行う。またこの強誘電体結晶１は厚さＴｆ が１
ｍｍ、長さＬｆが２ｃｍ、幅Ｗｆ が１ｃｍのＬＮ単結
晶を用いた。
説明する。この場合、強誘電体結晶１上に周期ドメイン
反転構造を形成する場合で、図１に示すように、例えば
非線形光学材料のＬＮ結晶より成る強誘電体結晶１がそ
の厚さ方向、即ち矢印ｄで示す方向にｃ軸（Ｚ軸）を有
して成り、この場合−ｃ面側を主面１Ａとする。この強
誘電体結晶１の単分域化は、例えばそのキュリー温度直
下の例えば１２００℃程度まで昇温してその厚さ方向に
外部直流電圧を全面的に印加することによって、全面的
にｃ軸の厚さ方向に揃えて単分域化即ちシングルドメイ
ン化を行う。またこの強誘電体結晶１は厚さＴｆ が１
ｍｍ、長さＬｆが２ｃｍ、幅Ｗｆ が１ｃｍのＬＮ単結
晶を用いた。
【００２２】この結晶１の裏面１Ｂ上には、Ａｌ、Ａｕ
等より成る例えば幅４μｍ、ピッチ８μｍの平行帯状パ
ターンのパターン導体５を、フォトリソグラフィ等を適
用して例えばリフトオフ法等により被着形成する。
等より成る例えば幅４μｍ、ピッチ８μｍの平行帯状パ
ターンのパターン導体５を、フォトリソグラフィ等を適
用して例えばリフトオフ法等により被着形成する。
【００２３】一方、Ｃｕ等より成る電極台７は、そのパ
ターン導体５と接触する面７Ｂ上に、側面７Ｓから７Ｔ
に連通して凹部８が、例えばフライス盤等による機械的
加工によって形成されて成り、また面７Ｂには鏡面加工
が施されて成る。この電極台７の厚さＴｃ は２ｍｍと
し、凹部８の深さＤは１ｍｍとした。
ターン導体５と接触する面７Ｂ上に、側面７Ｓから７Ｔ
に連通して凹部８が、例えばフライス盤等による機械的
加工によって形成されて成り、また面７Ｂには鏡面加工
が施されて成る。この電極台７の厚さＴｃ は２ｍｍと
し、凹部８の深さＤは１ｍｍとした。
【００２４】そしてこの凹部８上に跨がって結晶１の裏
面１Ｂ上の帯状パターン導体５の一部即ち例えばその帯
状に延長する導体５の各両端部５Ｔが、面７Ｂの凹部７
側の縁部に接触するように載置して、強誘電体結晶１の
主面１Ａ上から荷電粒子例えば電子ビームｂを全面的に
照射した。このときの照射条件は、電流１０００ｐＡ、
走査速度５０μｍ２ ／秒、加速電圧２５ｋＶとして行
い、強誘電体結晶１の裏面１Ｂから深さ０．５μｍまで
パターン導体に対応する部分において周期的にドメイン
反転領域を形成することができた。
面１Ｂ上の帯状パターン導体５の一部即ち例えばその帯
状に延長する導体５の各両端部５Ｔが、面７Ｂの凹部７
側の縁部に接触するように載置して、強誘電体結晶１の
主面１Ａ上から荷電粒子例えば電子ビームｂを全面的に
照射した。このときの照射条件は、電流１０００ｐＡ、
走査速度５０μｍ２ ／秒、加速電圧２５ｋＶとして行
い、強誘電体結晶１の裏面１Ｂから深さ０．５μｍまで
パターン導体に対応する部分において周期的にドメイン
反転領域を形成することができた。
【００２５】このようにして形成した強誘電体結晶１上
のドメイン反転領域３Ａの模式図を図２に示す。図２は
、強誘電体結晶１をフッ酸ＨＦと硝酸Ｈ２ ＮＯ３ と
の比をＨＦ：Ｈ２ ＮＯ３ ＝１：４（容量比）として
混合した７０℃のエッチング液に２分〜５分浸漬した後
、顕微鏡写真に基づいて倍率６５０倍として描いたパタ
ーン図である。図２に示すように、この場合強誘電体結
晶１の裏面１Ｂ上に幅４μｍ、ピッチ８μｍの周期的な
ドメイン反転領域３が形成されている。
のドメイン反転領域３Ａの模式図を図２に示す。図２は
、強誘電体結晶１をフッ酸ＨＦと硝酸Ｈ２ ＮＯ３ と
の比をＨＦ：Ｈ２ ＮＯ３ ＝１：４（容量比）として
混合した７０℃のエッチング液に２分〜５分浸漬した後
、顕微鏡写真に基づいて倍率６５０倍として描いたパタ
ーン図である。図２に示すように、この場合強誘電体結
晶１の裏面１Ｂ上に幅４μｍ、ピッチ８μｍの周期的な
ドメイン反転領域３が形成されている。
【００２６】そしてドメイン反転領域３Ａを形成した強
誘電体結晶１の裏面１Ｂ上に、Ｌｉ外拡散法、プロトン
交換法等の周知の技術によって光導波路（図示せず）を
形成することによって、微細な幅及びピッチの周期的な
ドメイン反転領域３Ａを有するＳＨＧ素子を得ることが
できる。
誘電体結晶１の裏面１Ｂ上に、Ｌｉ外拡散法、プロトン
交換法等の周知の技術によって光導波路（図示せず）を
形成することによって、微細な幅及びピッチの周期的な
ドメイン反転領域３Ａを有するＳＨＧ素子を得ることが
できる。
【００２７】このように、本発明ドメイン制御装置によ
れば、ドメイン反転領域３の形状の制御性の向上をはか
ることができ、これによってドメイン反転領域３を有す
る光デバイス装置を確実に形成することができて、歩留
りの向上をはかることができる。
れば、ドメイン反転領域３の形状の制御性の向上をはか
ることができ、これによってドメイン反転領域３を有す
る光デバイス装置を確実に形成することができて、歩留
りの向上をはかることができる。
【００２８】尚、上述の例においては、強誘電体結晶１
としてＬＮ単結晶を用いた場合について示したが、その
他例えばタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、前述し
たＫＴＰ等の種々の強誘電体結晶を用いて、本発明制御
装置によって制御性よくドメイン反転領域を形成するこ
とができる。特に非線形光学材料を用いる場合は、周期
ドメイン反転構造を形成することによって、良好なＳＨ
Ｇ素子を形成することができる。
としてＬＮ単結晶を用いた場合について示したが、その
他例えばタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、前述し
たＫＴＰ等の種々の強誘電体結晶を用いて、本発明制御
装置によって制御性よくドメイン反転領域を形成するこ
とができる。特に非線形光学材料を用いる場合は、周期
ドメイン反転構造を形成することによって、良好なＳＨ
Ｇ素子を形成することができる。
【００２９】
【発明の効果】上述したように本発明ドメイン制御装置
によれば、ドメイン反転領域３の形状の制御性の向上を
はかることができ、これによって微細な幅及びピッチの
周期的なドメイン反転領域３を有する光デバイス装置を
確実に形成し、光デバイス装置の歩留りの向上をはかる
ことができる。
によれば、ドメイン反転領域３の形状の制御性の向上を
はかることができ、これによって微細な幅及びピッチの
周期的なドメイン反転領域３を有する光デバイス装置を
確実に形成し、光デバイス装置の歩留りの向上をはかる
ことができる。
【００３０】また、強誘電体結晶１上に絶縁体をパター
ニングすることなく、所要部分即ち分極反転を生じさせ
ない領域の絶縁性を充分保持することができるため、製
造工程の簡易化をはかることができる。
ニングすることなく、所要部分即ち分極反転を生じさせ
ない領域の絶縁性を充分保持することができるため、製
造工程の簡易化をはかることができる。
【００３１】また、特に非線形光学材料を用いる場合は
、微細な幅及びピッチの周期ドメイン反転構造を制御性
良く形成することによって、高変換効率ＳＨＧ素子を形
成することができる。
、微細な幅及びピッチの周期ドメイン反転構造を制御性
良く形成することによって、高変換効率ＳＨＧ素子を形
成することができる。
【図１】本発明ドメイン制御装置の略線的拡大斜視図で
ある。
ある。
【図２】強誘電体結晶のドメインを示す顕微鏡写真に基
づくパターン図である。
づくパターン図である。
【図３】従来の周期ドメイン反転構造の略線的拡大断面
図である。
図である。
【図４】従来の周期ドメイン反転構造の製法の一例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図５】周期ドメイン反転構造を有する光デバイス装置
の製法の一例を示す略線的拡大斜視図である。
の製法の一例を示す略線的拡大斜視図である。
【図６】強誘電体結晶のドメインを示す顕微鏡写真に基
づくパターン図である。
づくパターン図である。
１ 強誘電体結晶
１Ａ 主面
１Ｂ 裏面
２ 光導波路
３Ａ ドメイン反転領域
３ 周期ドメイン反転構造
５ パターン導体
１０ 光デバイス装置
Claims (1)
- 【請求項１】 強誘電体結晶の一方の面に所要のパタ
ーンの導体が形成され、該パターン導体の一部が、電極
台に接触されて載置された状態で上記強誘電体結晶の他
の面から荷電粒子を照射して上記強誘電体結晶にドメイ
ン反転領域を形成するドメイン制御装置において、上記
電極台の上記パターン導体と接触する面上に凹部が形成
されて成り、この凹部上に跨がって上記パターン導体の
一部が上記電極台に接触されるようにしたことを特徴と
するドメイン制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3031062A JPH04270323A (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | ドメイン制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3031062A JPH04270323A (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | ドメイン制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04270323A true JPH04270323A (ja) | 1992-09-25 |
Family
ID=12320986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3031062A Pending JPH04270323A (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | ドメイン制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04270323A (ja) |
-
1991
- 1991-02-26 JP JP3031062A patent/JPH04270323A/ja active Pending
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