JPH0453933A - 第２高調波発生素子 - Google Patents

第２高調波発生素子

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JPH0453933A
JPH0453933A JP2162828A JP16282890A JPH0453933A JP H0453933 A JPH0453933 A JP H0453933A JP 2162828 A JP2162828 A JP 2162828A JP 16282890 A JP16282890 A JP 16282890A JP H0453933 A JPH0453933 A JP H0453933A
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thin film
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waveguide layer
film
wavelength
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JP2162828A
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Akira Enomoto
亮 榎本
Masaya Yamada
雅哉 山田
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Ibiden Co Ltd
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Ibiden Co Ltd
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    • 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
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、極めて高い第２高調波光への変換効率を有す
る第２高調波発生素子に関し、特に本発明は、ＬｉＮｂ
Ｏ３基板上に形成されたＬｉＴａＯ３薄膜の上にＬｉＮ
ｂ０ｓｆｌ膜導波層が形成されてなる第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） 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λ
／２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り小型化に適し
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。　また、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ＳＨＧ素子であることが必要
である。
ところで、非線形光学効果を持ち、ＳＨＧ素子に使用す
ることのできる光学結晶材料としては、ニオブ酸リチウ
ム（ＬｉＮｂＯｓ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａ０
．）、ＫＴｉＯＰ０．、Ｋ　Ｎｂ　Ｏ３、Ｂ　ａ　ｚ　
Ｎ　ａ　Ｎ　ｂ　ｓ　Ｏ＋　ｓ、Ｂａ、ＬｉＮ　ｂ　ｓ
　Ｏ＋ｓ等があり、なかでもＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３は非
線形光学定数が高く、光損失が小さく最も適している。
（従来技術の問題点） 従来Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｘ材料を使用して光導波路を形
成する方法としては、ＬｉＮｂＯ３のバルク単結晶にＴ
ｉ拡散、プロトン交換、外拡散等の処理を施して屈折率
を変化せしめた層を形成する方法が知られているが、こ
れらの方法で得られる導波路は、波長の短いレーザー光
源、特に波長が１μｍ以下のレーザー光源に対しては、
バルクとの屈折率の差をそれ程大きくすることが困難で
、第２高調波を発生させるための位相整合、すなわち、
入射レーザー光の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を一致させることが極め
て困難〔山田、宮崎；電子情報通信学会技術研究報告、
ＭＷ８７−１１３　（１’９８８）〕であり、しかも導
波路とバルクとの境界が明確でないことから光波が導波
路から拡がり易く、光エネルギーを集中させ難いため、
特に高い変換効率を得ることが困難であるという問題が
あった。
このため本発明者らはＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ２材料を使用
し、０．８μｍ帯の半導体レーザー光源を用いて、基本
波光と第２高調波光の位相整合が得られる組み合わせに
ついて種々検討し、特定の屈折率を有するＬｉＴａＯ５
単結晶と、その表面に特定の屈折率を有するＬｉＮｂＯ
５薄膜を導波層として組み合わせた構造で位相整合が可
能となる条件を見出し、先に特願昭６３−１６０８０４
号を出願した。
しかしながら先の発明は、基本波レーザー光源として０
．８μｍ帯の半導体レーザーを使用することができるだ
けの極めて適用範囲の狭いものであり、しかも、物質の
屈折率は一般的に波長により変化するため、異なった波
長のレーザ光光源には適用することが困難であった。
また、先の発明ではＬｉＴａＯ３基板上に直接Ｌ　ｉ　
Ｎ　ｂ　Ｏｘ薄膜を形成しているが、単結晶薄膜の担体
として使用されている市販のＬｉＴａ０．単結晶基板は
、主としてＳＡＷデバイス用であって、不純物の含有量
が多い（〉２ｐｐｍ）　、屈折率分布が大きい（１０−
３／ｃｍ程度）、結晶性が悪いなどの問題があり、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
成される薄膜導波層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、薄膜導波層
の光の伝播性、電気光学効果、非線形光学効果などの特
性が低下してしまう。
また、前記基板として光学グレードのＬｉＴａ０１基板
を使用することが可能であるが、光学グレードの単結晶
基板はＬｉＮｂＯ３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。
そこで本発明者らは、ＬｉＮｂＯ５材料を使用し、種々
の波長のレーザ光光源で位相整合が可能となる５）ｆＧ
素子の条件について鋭意研究した結果、基板としてＬ　
ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｘ基板上に形成されたＬｉＴａＯｘ薄膜
を使用し、このＬｉＴａ０ｓｌｌｌ膜の上にＬｉＮｂＯ
３薄膜導波層を形成し、なおかつ基本波レーザー光波長
（λμｍ）　、薄膜導波層の膜厚（１μｍ）、基本波レ
ーザー光波長（１μｍ）における基板の常光屈折率（ｎ
、、ｌ）、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（ｎｏｒｌ、第２高調波波長（λ
μｍ／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（ｎ＊ｙ２．）をある特定の範囲内に設
定することにより、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。
（問題を解決するための手段） 本発明は、ＬｉＮｂＯ５基板上にＬ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏｓ
薄膜が形成され、該ＬｉＴａ０．薄膜上にＬｉＮｂｏｚ
ｆｌｉ膜導波層が形成されてなり、基本波レーザー光波
長（λμｍ）、 ＬｉＮｂ０ｚＩｌ膜導波層の膜厚（ＴｔＩｍ）、基本波
レーザー光波長（λμｍ）におけるＬｉＴａ０．薄膜の
常光屈折率（ｎｅｔ＋）、基本波レーザー光波長（λμ
ｍ）におけるＬ　ｉＮ　ｂ　Ｏｓ　ｆｉｌ膜導膜層波層
光屈折率（ｎＯＦ＋　）、第２高調波波長（スμｍ／２
）におけるＬｉＴａＯ３薄膜の異常光屈折率（ｎａｓｚ
　）および第２高調波波長（λμｍ／２）におけるＬｉ
ＮｂＯ３１１１膜導波層の異常光屈折率（ｎｏｒ□）が
、それぞれ下記の数値の範囲内であることを特徴とする
第２高調波発生素子である。
λ＝０．　６８〜０．　９４ｐｍ Ｔ＝０．　１〜２０５ｍ ｎｅｙ＋　　＝２．　２２〜２．　３８ｎｅｗ＋　　＝
２．　１０〜２．２５ ｎｓｒｔ　　＝２．　２４〜２．　４２ｎｅｓｔ　　”
’２．　２２〜２．　３８（作用） 本発明のＳＨＧ素子の構造は、ＬｉＮｂＯ３基板上にＬ
　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏｓ薄膜が形成され、該ＬｉＴａ０　ｓ
　Ｉｌｌ上ニＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｓ　’８１１Ｉ！４波
ｙｔｔカ形成されてなるものであることが必要である。
ＳＨＧ素子の構造として、薄膜導波層が形成されてなる
ものであることが必要な理由は、基板上に薄膜導波層が
形成されたＳＨＯ素子における第２高調波光の発生は、
ｆａｌｌに集中した光のエネルギーを利用できることや
光波が薄膜内に閉じ込められ、拡がらないために、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単
結晶を使用したＳＨＯ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。
また、本発明の薄膜導波層としてＬｉＮｂＯ５を用いる
ことが必要な理由は、前記ＬｉＮｂＯ３ば非線型光学定
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る。
前記基板としてＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３を用いることが必
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。
また、前記Ｌ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏｓと前記Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ
　Ｏｘは結晶構造が類似しており、互いに薄膜を形成し
やすいことから薄膜導波路型ＳＨＧ素子の構成材料とし
て好適である。
なお、前記ＬｉＴａ０．薄膜、前記ＬｉＮｂ○、薄膜、
ＬｉＮｂＯ５基板は、いずれも単結晶であることが有利
である。
これは、単結晶の方が光学的特性が優れているからであ
る。
本発明（７）ＬｉＮｂＯｓｉｌ膜導波層がＬｉＮｂＯ３
基板上のＬ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏｓ薄膜の上に形成されてな
ることが必要な理由は、次のように説明できる。
一般にＬｉＮｂＯ３は、ＬｉＴａＯ３に比べ結晶性が優
れていることから、ＬｉＮｂ○、基板上にＬｉＴａ０．
薄膜を形成することにより、ＬｉＮｂＯ３基板の結晶性
をＬｉＴａ０ａｉ膜に転写でき、結晶性の優れたＬｉＴ
ａ０ｓｉｌ膜を形成できる。
このため、前記結晶性に優れたＬｉＴａ０．薄膜上に薄
膜導波層としてＬｉＮｂ０ｚを形成することにより、光
の伝播性、非線形光学効果などの特性が優れた薄膜導波
路が得られ、高効率のＳＲＧ出力を得ることが可能だか
らである。
また、平板状のＬｉＴａｏｓを基板とする場合よりも、
機械的、熱的衝撃に強い、Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｓ薄膜の
担体を得ることができる。
前記Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３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ＬｉＮｂＯ３基板とは、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≦１Ｏ−５）以下、原料純度９９
．９９９％以上のものを指す。
前記Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｓ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○、基
板上にＬｉＴａ０ｓｉｌ膜を形成することにより、光学
グレードのＬｉＴａＯ５薄膜を得ることができ、この光
学グレードのＬｉＴａ０．薄膜上にＬｉＮｂＯ３を形成
することにより、前記Ｌｉ　Ｔ　ａ　０ｆｆｉｉ膜の結
晶性がＬｉＮｂ０ｚ！：転写すれ、光の伝播性、電気光
学効果、非線形光学効果が特に優れたｔ１Ｍ導波層が得
られるからである。
前記ＬｉＴａＯ５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ＬｉＴａＯ５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、３０μｍ
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．ｌ膜の厚みは、特に０．５〜１０μｍ
が好ましく、１〜５μｍが有利である。
本発明における、ＬｉＴａＯ５薄膜とＬｉＮｂ０１基板
、およびＬｉＴａ０ｓｆ！膜とＬｉＮｂ０１薄膜導波層
はそれぞれ格子整合されてなることが望ましい。
前記格子整合とは、ＬｉＮｂＯ３の格子定数を、ＬｉＴ
ａ０．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
イクロクランク等のない薄膜を形成できるからである。
本発明における格子整合の方法としては、ＬｉＮｂＯ３
基板あるいはＬ　ｉＮ　ｂ　Ｏｘ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Ｌ　ｊＴ　
ａ　Ｏｓ薄膜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ＬｒＮｂＯ３基板あるいはＬｊＮｂ０３Ｆｊ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
ましい。
この理由は、ＮａとＭｇの原子もしくはイオンは、Ｌ　
ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｓに対する置換あるいは固溶により、Ｌ
ｉＮｂＯ３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ＬｉＮｂＯ
３基板もしくは、薄膜導波層とＬｉＴａ０．薄膜の格子
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があり、高
効率のＳＨＧ出力を得るために有利である。
また、前記ＮａとＭｇの含有量はそれぞれＬｉＮｂＯ３
に対して、０．１〜４．８モル％、Ｏ１８〜１０．８モ
ル％であることが望ましい。
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、Ｌ　ｒ　Ｎ
　ｂ　Ｏｘ　Ｅｌ膜とＬｉＴａＯｘ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ＬｉＮｂＯ３薄
膜とＬｉＴａ０．ｆｆ膜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、ＬｊＭｇＯｓ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ＬｉＴａ０．薄膜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ＬｉＴａＯ３の格子定数を小さくす
る効果を有するからである。
前記Ｔｊの含有量は、５．０〜７．０ｍｏ　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、ＬｉＮｂＯ３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ＬｉＴａＯ３薄膜の（０００１）。
面にＬｉＮｂＯ５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ＬｉＴａ０ｓｆｉ［膜の（０００１）面がＬｉＮｂ
０ｓＦＩ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、ＬｉＮｂ０ｓｔｌ膜と格子整
合できるからである。
また、前記ＬｉＴａ０ｓｉｉ膜上に形成されるＬｉＮｂ
Ｏ３基板膜の格子定数（ａ軸）は、前記ＬｉＴａ０ｓｆ
ｉ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、前記範囲を外れる場合、ＬｉＴａ０１薄膜
とＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３薄膜の格子定数を整合させ難い
からである。
本発明のＳＨＧ素子を構成するＬｉＮｂ０３Ｆｉ膜は、
波長０．８３μｍの半導体レーザー光に対する光伝播損
失が、１．４ｄＢ／ｃｍ以下であることが望ましい。
前記光伝播損失は、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。
散乱損失は、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。
本発明のＳＨＧ素子は、基本波レーザー光波長（λμｍ
）が、０．６８〜０．９４μｍであることが必要である
。
その理由は、前記基本波レーザー光（λμｍ）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、
基本波レーザー光波長が０．６８μｍより短くなると、
発生する第２高調波の波長は０．３４μｍより短くなる
が、この波長以下ではＬｊＮｂＯｓｍ膜あるいはＬｉＴ
ａＯ３ｌ膜の光唆収損失が急激に増大して高いＳＨＧ出
力を得ることが困難になるからであり、かつ、半導体レ
ーザとして現在入手し易い波長としては、０．６８μｍ
　〜０．９４μｍおよび、１．　２μｍ−１゜５５μｍ
のものがあるが、後者の波長を基本波レーザー光として
使用した場合には、得られる第２高調波の波長が、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
きる波長領域となるため、ＳＨＯ素子を使用する優位性
が見出せないからである。
前記基本波レーザー光の波長（λ）は、半導体レーザー
光源を比較的入手し易い０．７８〜０゜８６μｍが有利
であり、なかでも、高い出力の半導体レーザ光源を入手
し易い０．８２〜０．８４μｍが実用上好適である。
本発明のＳＨＧ素子のＬ　ｉＮｂ○、薄膜導波層の膜厚
（Ｔ）は０．１〜２０μｍの範囲であることが必要であ
る。
その理由は、前記薄膜導波層の膜厚（Ｔ）が０゜１μｍ
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５Ｆ（Ｇ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″ｉｉＩ膜導波層の膜厚はなか
でも０．２〜１０μｍが有利であり、特に、０．４〜８
μｍが実用上好適である。
本発明のＳＨＧ素子は、基本波レーザー光波長（λ）に
おけるＬｉＴａＱ、薄膜の常光屈折率（ｎｏｓｅ）が２
．１０〜２．２５、基本波レーザー光波長（λ）におけ
るＬｉＮｂ０ｓＥ！膜導波層の常光屈折率（１１１Ｆ＋
）、が２．２２〜２．３８、第２高調波波長（λ／２）
におけるＬｉＴａＯ５薄膜の異常光屈折率（ｎ　ｍ５ｚ
−）が２．２２〜２゜３８および第２高調波波長（λ／
２）におけるＬ　ｉＮｂ○、薄膜導波層の異常光屈折率
（ｎ、。
２）が２．２４〜２．４２の範囲内であることが必要で
ある。
その理由は、上記範囲内でないと第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。
前述の如き屈折率を有するＬｉＮｂＯ３薄膜導波層、お
よびＬｉＴａＯ３薄膜は、Ｎａ、Ｃｒ。
Ｍｇ、Ｎｄ、Ｔｉ、Ｖなどの異種元素を含有させること
により、屈折率を調整したものを使用することが有利で
ある。
前記Ｌ　ｉＮ　ｂ　Ｏ３薄膜導波層、あるいはＬｉＴａ
ｏｓ薄膜に、Ｎａ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｔｉなどを含有させる
ことにより、前記ＬｉＮｂＯ３薄膜導波層、およびＬｉ
Ｔａ０．薄膜の屈折率を上げることができ、また、Ｍｇ
、Ｖなどを含有させることにより、前記Ｌ　ｉＮ　ｂ　
Ｏｘ薄膜導波層、およびＬｉＴａ０３ｆｉ膜の屈折率を
下げることができる。
前記Ｎａの含有量は、０．１〜１０ｍｏ１％であること
が望ましい、この理由は、前記Ｎａの含有量がｌ　Ｑｍ
ｏ　１％を越える場合は、Ｌ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏｙ薄膜中
に構造の異なる結晶が析出して、光学的特性が低下する
からであり、また０゜１ｍ０１％より低い場合は、屈折
率が殆ど変化しないため、いずれの場合も実用的なＳＨ
Ｃ，素子とはならないからである。前記Ｎａの含有量は
、なかでも０．８ｍｏ１％〜２ｍｏ　１％が好適である
。
また、前記Ｃｒの含有量は、０．０２〜２０ｍｏ１％で
あることが望ましい。この理由は、前記Ｃｒの含有量が
２０ｍｏ１％を越える場合は、ＬｉＮｂＯ３薄膜導波層
、あるいはＬｉＴａ０゜薄膜中に構造の異なる結晶が析
出して、光学的特性が低下するからであり、またＯ、１
ｍｏ１％より低い場合は、屈折率が殆ど変化しないため
、いずれの場合も実用的なＳＨＯ素子とはならないから
である。前記Ｃｒの含有量は、なかでも０．　２ｍｏ１
％〜１０ｍｏ１％が好適である。
さらに、前記Ｍｇの含有量は、０．１〜２０ｍ０１％で
あることが望ましい。この理由は、前記Ｍｇの含有量が
２０ｍｏ１％を越える場合は、Ｌ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏｓ　
８Ｍ中に構造の異なる結晶が析出して、光学的特性が低
下するからであり、また０゜１ｍｏ１％より低い場合は
、光損傷を防止する効果が殆どないため、いずれの場合
も実用的なＳＲＧ素子とはならないからである。前記Ｍ
ｇの含有量は、なかでも２．Ｑｍｏ１％〜１０ｍ０１％
が好適である。前記Ｔｉの含有量は、０．２〜３０ｍｏ
１％であることが望ましい、この理由は、前記Ｔｉの含
有量が３０ｍｏ１％を越える場合は、ＬｉＮｂＣ１＋Ｆ
ｆｌ膜導波層、あるいはＬ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏｘ薄膜中に
構造の異なる結晶が析出して、光学的特性が低下するか
らであり、また０、２ｍｏ１％より低い場合は、屈折率
が殆ど変化しないため、いずれの場合も実用的なＳＨＧ
素子とはならないからである。前記Ｔｉの含有量は、な
かでも１．Ｑｍｏ１％〜１５ｍｏ１％が好適である。
前記Ｎｄの含有量は、０．　０２〜１　Ｑｍｏ　１％で
あることが望ましい。この理由は、前記Ｎｄの含有量が
１０ｍｏ１％を越える場合は、Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３￥
ｉ膜導膜層波あるいはＬｉＴａＯ５薄膜中に構造の異な
る結晶が析出して、光学的特性が低下するからであり、
また０、０２ｍｏ１％より低い場合は、屈折率が殆ど変
化しないため、いずれの場合も実用的なＳＨＣ，素子と
はならないからである。前記Ｎｄの含有量は、なかでも
０゜５ｍｏ　１％〜５ｍｏ　１％が好適である。
前記Ｖの含有量は、０．０５〜３０ｍｏ　１％であるこ
とが望ましい、この理由は、前記■の含有量が３０ｍｏ
Ｉ％を越える場合は、ＬｉＮｂＯ３薄膜導波層、あるい
はＬｉＴａＯ５薄膜中に構造の異なる結晶が析出して、
光学的特性が低下するからであり、また０、０５ｍｏ１
％より低い場合は、屈折率が殆ど変化しないため、いず
れの場合も実用的なＳＨＧ素子とはならないからである
。
前記Ｖの含有量は、なかでも２．０ｍｏ１％〜１０ｍｏ
　１％が好適である。
なお、前記含有量は、ＬｉＮｂ○、あるいは、ＬｉＴａ
Ｏ３に対する異種元素のｍｏ１％で表わされている。
ところで、前記ＬｉＮｂＯ３薄膜導波層に前記Ｎａ、Ｃ
ｒ、Ｎｄ、Ｔｊ、Ｍｇ、Ｖなどの異種元素を含有させた
場合、前記Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３薄膜導波層の格子定数
と屈折率が同時に変化するため、必要に応じて前記異種
元素の含有量を調整することが望ましい。
本発明においてＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３薄膜導波層、ＬＩ
ＴａＯ＊薄膜、ＬｉＮｂＯ５基板に前記Ｎａ、Ｃｒ、Ｍ
ｇ、Ｎｄ、Ｔｉ、Ｖなどの異種元素を含有させる方法と
しては、予め、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ＬｉＴ
ａ０ｉ薄膜やＬｉＮｂＯ３薄膜導波層を形成する方法、
あるいはＬｉＮｂ０１単結晶をチゴコラルスキー法にて
成長させる方法、もしくはスパッタリング法、有機金属
化学堆ｆｆｌ　（ＭＯＣＶＤ）法、分子ビームエピタキ
シー（ＭＢＥ）法、拡散法、イオン注入法など種々の方
法を用いることができる。
本発明のＳＨＯ素子は、ＬｉＮｂ○３薄膜導波層の膜厚
（Ｔｔｌｍ）、基本波レーザー光波長（７μｍ）におけ
るＬ　ｒ　Ｎ　ｂ　Ｏｚ薄膜導波層の常光屈折率（ｎＯ
Ｆ＋　）　、第２高調波波長（λμｍ／２）におけるＬ
ｉＴａＯ５薄膜の異常光屈折率（ｎｕｓ２）および第２
高調波波長（λμｍ／２）におけるＬｉＮｂＯ３薄膜導
波層の異常光屈折率（ｎ、。
、）が、 の関係式を満足するものであることが好ましい。
その理由は、ＬｉＴａ０ｔｔ３１膜に、ＬｉＮｂｏｆｆ
薄膜導波層が形成されてなるＳＨＧ素子においては、前
記関係式を満足する構造でないと第２高調波光への変換
効率が低いからである。
特に高い変換効率を得るには、 を満足することが有利であり、なかでも、を満足するこ
とが好適である。
本発明のＳＨＧ素子は、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±１５＠の範囲内であることが好ましい。
その理由は、前記基本波レーザー光の入射角（θ）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。前記基本波レーザー光の入射角は、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。
また、本発明のＳＨＧ素子は、幅が１〜１０μｍである
チャンネル型であることが有利である。
チャンネル型の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１μｍ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、５ｌ（Ｇ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。
本発明に用いるＬｉＮｂＯ３基板、ＬｉＮｂ０１薄膜導
波層、ＬｉＴａ０．薄膜は、いずれも表面を鏡面研磨し
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
過させないかもしくは殆ど透過させない波長選択性の薄
膜（フィルター）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。
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、ＳＨＯ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Ｆｌ膜の材料としては、５ｊＯｔ　、
Ｍｇ０．ＺｎＯ１ＡｌｚＯｘ等の酸化物、ＬＩ　ＮｂＯ
３、Ｌ　Ｉ　Ｔａ　ｏ３　、Ｙ３　Ｇａｓ　Ｏａｔ、Ｇ
ｄ、Ｇａｓ　Ｏ□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ｊｉＥ！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　　Ｂｅ
ａｍ　　Ｅｐｉｔａｘｉａｌ）法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔ
ａｌ　　Ｏｒｇａｎｉｃ　　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　　Ｖａ
ｐｏｒ　　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。
また、本発明のＳＨＧ素子は基本波レーザー光の透過率
が１００％もしくは１００％近くになるように入射端面
に発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　、
Ｍｇ　０．Ｚ　ｎ　０２Ａ１．ｚＯｓ等の酸化物、Ｌ　
１Ｎｂｏｓ　、Ｌ　１Ｔａｏｓ　、Ｙｓ　Ｇａｓ　Ｏａ
ｔ、Ｇｄ５Ｇａｓ○１８等の複合酸化物、あるいはＰＭ
ＭＡ、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、作成方法とし
てはスパッタリング法、液相エピタキシ中ル法、蒸着法
、ＭＢＥ　（分子ビームエピタキシャル：Ｍｏ１ｅｃｕ
ｌａｒ　　Ｂｅａｍ　　Ｅｐｉｔａｘｉａｌ）法、ＭＯ
ＣＶＤ　（Ｍｅ　ｔ　ａ　］Ｏｒｇａｎｉｃ　　Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ　　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。
さらに、本発明のＳＨＣ，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、Ｌ　Ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｘ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ＬｉＮｂＯ５薄膜導波層
上に設けることにより、Ｌ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏ３薄膜、Ｌ
ｉＮｂ○、￥ｉｉ膜導膜層波層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Ｓ
ＨＧ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、前記クランド層は、関係式１）および２）を溝
たすことが望ましい。
この理由は、前記クラッド層が、前記１）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ＳＨＧ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。
ｎ（１１０，５０≦ｎ、ｃ≦ｎｏｔ　０．０５”　’式
１）ｎ□−０，７０≦ｎ１ｌｅ≦ｎ１ｌｆｆ　　０．１
５・・・式２）ｎ　ｏｓ−０，２５≦ｎ０ｏ≦ｎｏｔ　
　０．１０・・・式３）ｎｓｓ−ｏ、ｓｓ≦ｎ、ｃ≦ｎ
＃＄−０，２０・・・式４）ｎ、、：基本波レーザ光波
長（λμｍ）におけるＬ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏｚ薄膜の常光
屈折率ｎｏｃ’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＊＊：第２高調波波長（λ〃ｍ／２）におけるＬｉＴ
ａＯ５薄膜の異常光屈折率 ｎｏｃ：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 ｎ０３：基本波レーザ光波長（λμｍ）におけるＬｉＴ
ａＯ５薄膜の常光屈折率 ｎｏｃ：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 ｎｏ：第２高調波波長（λ〃ｍ／２）におけるＬｉＴａ
０ｔ薄膜の異常光屈折率 ｎｏｃ：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 また、本発明のＳＨＯ素子のクラッド層の厚みは、０．
２〜３０ｐｍ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、クラン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〜
Ｒａｍ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、ＺｎＯｌＭｇ０．Ａｌ２ｚ　０３、Ｐ　ＭＭ
Ａ、　Ｓ　ｉ　Ｏｔ　、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。
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、パッケージ化しておくことが望ましい。
本発明のＳＨＯ素子は、イオンビームエツチングや反応
性イオンエツチング、スパッタエツチング、プラズマエ
ツチング、反応性イオンビームエンチンなど、種々の方
法にて製造することができるが、特にチャンネル型のＳ
ＨＧ素子の製造方法としては、ＬｉＴａ０ｓＦｉ膜上に
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、ＬｉＮｂＯ３薄膜導波層を形成した後、さらに
、前記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する
ことにより、段差を形成し、ついでエツチングマスクを
除去して、再度イオンビームエツチングを行い、位相整
合膜厚に調整することによりチャンネル型のＳＨＧ素子
を作成するなどの方法が有利である。
上記製造方法で、段差を設けた後、位相整合膜厚に調整
することが有利である理由は、次のように説明される。
一般に、基板上に形成された薄膜の厚みを正確に測定す
ることは困難であり、電子顕微鏡を使用して測定する場
合でも誤差が発生してしまう。
しかし、薄膜表面に段差を設け、これを実測し、一方で
電子顕微鏡を使用して、段差と薄膜導波層の厚みの比率
を計算することにより、正確に膜厚を測定できる。
このため、Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｚ薄膜の厚みを正確に位
相整合膜厚に合わせることができる。
〔実施例］ 以下、本発明の詳細な説明する。
実施例１ （１）厚さ０．５閣の光学グレードＺカットのＬｉ　Ｎ
　ｂ　Ｏｓ単結晶基板の上にＲＦススパック法より膜厚
５μｍのＬ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏ！単結晶薄膜を形成した。
（２）（１）で得たＬｉＴａＯ３単結晶薄膜の上゛に液
相エピキャシタル成長法により、膜厚５μｍのＭ　ｇ　
（５ｍｏｌ′！、）固溶ＬｉＮｂ○、単結晶薄膜を成長
させた。
（３）（２）で得たＬ　ｉＮ　ｂ　Ｏ３単結晶薄膜の表
面を鏡面に研磨し、このＬ　ＩＮ　ｂ　Ｏｓ単結晶薄膜
を導波路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−ムエツチング
により位相整合膜厚２．Ｏ１±０．０３μｍに調整した
。
（５）（４）で得たスラブ型導波路の両端面をノ＼フ研
磨により、鏡面研磨して端面からの光の入出射可能とし
て第２高調波発生（ＳＨＧ）素子とした。
基本波レーザ光波長λを０．８３２μｍとしたとき、Ｌ
ｉＴａ０．薄膜の常光屈折率（ｎ　０１１）は２．１５
１１、Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ２単結晶薄膜導波層の常光屈
折率（ｎｏＦｌ）は２．２５９４、第２高調波波長λ／
２におけるＬｉＴａＯ５単結晶薄膜の異常光屈折率（ｎ
ｅｓｔ）は２．２５１１、λ／２におけるＬｉＮｂＯ３
単結晶薄膜導波層の異常光屈折率（ｎａｔｔ）は２．２
５３１、であった。
このＳＨＧ素子は、 Ｔ　　（ｎａｔｔ　　　ｎａｔｔ） このＳＨＧ素子について、波長０．８３２μｍ、４０ｍ
Ｗ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１．８７％であり、非常に高い効率が得られ
た。
実施例２ （１）厚さ０．５鵬の光学グレードＺカットのＬｉＮｂ
ｏ、単結晶基板の上にＲＦスバ、り法により、膜厚８μ
ｍのＬｉＴａＯ５単結晶薄膜を形成した。
（２）（１）で得られたＬｉＴａ○、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Ｎｄ（
１ｍｏｌχ）固溶ＬｉＮｂＯ３単結晶薄膜を成長させた
。
（３）（２）で得たＬｉＮｂＯ３単結晶’Ｆ１１膜ノ表
面を鏡面に研磨し、このＬｉＮｂＯ３単結晶薄膜を導波
路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３．９７±０．０４μｍに調整した
。
（５）（４）で得たスラブ型導波路の両端面をパフ研磨
により、鏡面研磨して端面からの光の入出射を可能とし
て第２高調波発生（ＳＨ（１，）素子とした。
基本波レーザ光波長λを０．９０２μｍとしたとき、Ｌ
ｉＴａＯ５単結晶薄膜の常光屈折率（ｎ。８．）は２．
１４６１、Ｎｄ固溶ＬｉＮｂＯ３薄膜導波層の常光屈折
率（ｎｏＦｌ）は２．２６１、第２高調波λ／２におけ
るＬ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏｘ単結晶薄膜の異常光屈折率（ｎ
ｅｓｔ）は２．２５６１、Ｎｄ固熔ＬｉＮｂｏｓ薄膜導
波層の異常光屈折率（ｎ　＠Ｆｌ）は２．２６０１であ
った。
このＳＨＧ素子は、 Ｔ　　（ｎａｔｔ　　　ｎｅｓｔ） このＳＨＧ素子について、波長０．９０２μｍ１４０ｍ
Ｗの半導体レーザを単結晶薄膜の結晶軸（Ｚ軸）に対し
て０１の角度で入射した場合のＳＨＧ変換効率を測定し
たところ１．９５％であり、非常に高い効率が得られた
。
実施例３ （１）厚さ０．５−の光学グレードＺカットのＬｉＮｂ
ｏ、単結晶基板の上にＲＦスパッタ法により膜！５μｍ
のＬｉＴａ０．単結晶薄膜を形成した。
（２）（１）で得たＬｉＴａ０．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、Ｍｇ、Ｎ
ａ　（各５．　１ｍｏｌχ）固溶ＬｉＮｂ０１単結晶薄
膜を形成した。
（３）（２）で得た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）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３．９５±０．０３μｍに調整し
た。
（５）（３）および（４）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ｌＯｔＩｍ、膜厚３．９５
±０．０３μｍ、段差１．５μｍ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
パフ研磨により、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。
基本波レーザ光波長λを０．７８０μｍとしたとき、Ｌ
ｉＴａ○、単結晶薄膜の常光屈折率（ｎ。、１）は２．
１５４９、Ｍｇ　　Ｎａ固溶ＬｉＮｂＯ３薄膜導波層の
常光屈折率（ｎ　ＯＦ＋）は２．２６８５、第二高調波
λ／２におけるＬｉＴａ０．単結晶薄膜の異常常光屈折
率（ｎ　＊ｓｚ）は２．２６２Ｂ、Ｍｇ、Ｎａ固溶Ｌ　
ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｓ薄膜導波層の異常屈折率（ｎ　ａｒｔ
）は２．２６７０、であった。
このＳＨＧ素子は、 Ｔ　　（ｎａｙ＋　　　ｎｅｓｚ） このＳＨＧ素子について、波長０．７８μｍ４０ｍＷの
半導体レーザを単結晶薄膜の結晶軸（Ｚ軸）に対して９
０″の角度で入射した場合のＳＨＧ変換効率を測定した
ところ４．８３％であり、非常に高い効率が得られた。
〔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　Ｏｓ単結晶基板を用いて極めて高いＳ
ＨＧ変換効率を有する薄膜導波型第２高調波発生素子を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例であるスラブ型導波路より
なる第２高調波素子の斜視図であり、第２図は、チャン
ネル型導波路よりなる第２高調波発生素子の斜視図であ
る６ １・・・ＬｉＮｂＯ３薄膜導波層 ２・・・ＬｉＴａＯ３薄膜 ３・・・ＬｉＮｂＯ３基板 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、ＬｉＮｂＯ＿３基板上にＬｉＴａＯ＿３薄膜が形成
    され、該ＬｉＴａＯ＿３薄膜上にＬｉＮｂＯ＿３薄膜導
    波層が形成されてなり、 基本波レーザー光波長（λμｍ）、 ＬｉＮｂＯ＿３薄膜導波層の膜厚（Ｔμｍ）、基本波レ
    ーザー光波長（λμｍ）におけるＬｉＴａＯ＿３薄膜の
    常光屈折率（ｎ＿Ｏ＿Ｓ＿１）、基本波レーザー光波長
    （λμｍ）における ＬｉＮｂＯ＿３薄膜導波層の常光屈折率（ｎ＿Ｏ＿Ｆ＿
    １）、第２高調波波長（λμｍ／２）における ＬｉＴａＯ＿３薄膜の異常光屈折率（ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２）
    および第２高調波波長（λμｍ／２）における ＬｉＮｂＯ＿３薄膜導波層の異常光屈折率（ｎ＿ｅ＿Ｆ
    ＿２）が、それぞれ下記の数値の範囲内であることを特
    徴とする第２高調波発生素子。 λ＝０．６８〜０．９４μｍ Ｔ＝０．１〜２０μｍ ｎ＿Ｏ＿Ｆ＿１＝２．２２〜２．３８ ｎ＿Ｏ＿Ｓ＿１＝２．１０〜２．２５ ｎ＿ｅ＿Ｆ＿２＝２．２４〜２．４２ ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２＝２．２２〜２．３８ ２、ＬｉＮｂＯ＿３薄膜導波層の膜厚（Ｔμｍ）、基本
    波レーザー光波長（λμｍ）における ＬｉＮｂＯ＿３薄膜導波層の常光屈折率（ｎ＿Ｏ＿Ｆ＿
    １）、第２高調波波長（λμｍ／２）における ＬｉＴａＯ＿３薄膜の異常光屈折率（ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２）
    および第２高調波波長（λμｍ／２）における ＬｉＮｂＯ＿３薄膜導波層の異常光屈折率（ｎ＿ｅ＿Ｆ
    ＿２）が下記の関係式（α）で表されることを特徴とす
    る請求項１記載の第２高調波発生素子。 ０．０１≦（ｎ＿ｅ＿Ｆ＿２−ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２）／Ｔ（
    ｎ＿Ｏ＿Ｆ＿１−ｎ＿ｅ＿Ｓ＿２）≦１．１・・・（α
    ）３、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±
    １５゜である請求項１記載の第２高調波発生素子。
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