JPH049830A - 第２高調波発生素子 - 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、製造が容易で、高変換効率を有する第２高調
波発生素子（ＳＨＧ素子）に関する。

（従来の技術） ＳＨＧ素子は、非線形光学効果を持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光の波長を１／２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、ガスレーザは、
光変調のため、外部に変調器が必要となるため、小型化
に適しておらず、直接変調が可能で、ガスレーザに比べ
て安価で取り扱いが容品な半導体レーザを使用できるＳ
ＨＧ素子が要求されている。

ところで、半導体レーザを光源とする場合、般に半導体
レーザの出力が数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薄膜導波路構造のＳ
ＨＧ素子が要求されている。（深山、宮崎；電子通信学
会技術研究報告、０ＱＥ７５−　（１９７５）　、宮崎
、星野、赤尾；電磁界理論研究会資料、ＥＭＴ−７８−
５（１９７Ｂ））。

すなわち、薄膜導波路を用いた第２高調波光の発生は、
１．薄膜に集中した光のエネルギーを利用できること、
２．光波が薄膜内に閉じ込められ、広がらないために、
長い距離にわたって相互作用を行わせ得ること、３．バ
ルクでは、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。

しかしながら、薄膜導波路構造のＳＨＧ素子で高変換効
率を実現させるためには、導波層の膜厚を理論的位相整
合膜厚に一致させる必要があり、位相整合膜厚の許容範
囲は、百分の１μｍ以下であることから、高精度の膜厚
制御技術が必要であった。

このように、位相整合膜厚の許容範囲が狭い理由は、次
のように説明される。

薄膜導波層に基本波レーザ光あるいは第２高調波光が伝
播する際の基板、Ｆｉ！膜導膜層波層ラッド層における
電界分布を考えた場合、クラッド層が空気である場合に
は、空気の屈折率は１であり、基板の屈折率より小さい
ため、基本波レーザ光あるいは第２高調波光の電界分布
はいずれも対称形とはならない。

また、前記薄膜導波層から出射される第２高調波光の出
力は、前記基本波レーザ光の電界分布と第２高調波光の
電界分布の重なり積分に比例する。

ところが、前記薄膜導波層の膜厚が、理論位相整合膜厚
と完全に一致していない場合、第２高調波光の電界分布
が大きく基板側ヘシフトし、また電界分布が非対称形で
あることから電界分布の重なりが著しく減少し、第２高
調波光の出力が低下してしまう、このため、薄膜導波路
の位相整合膜厚の許容範囲が著しく狭くなる。

本発明者らは、鋭意研究した結果、特定の屈折率条件を
有するクラッド層を薄膜導波層上に形成することにより
、位相整合膜厚の許容範囲を拡大できることを新規に見
出し、本発明を完成した。

（発明を解決するための手段） 本発明は、基板上に薄膜導波層が形成されてなる第２高
調波発生素子であって、 前記薄膜導波層上には、クラッド層が形成されてなり、
前記クラッド層は、関係式１）および２）を満たすこと
を特徴とする。

ｎｏｓ−、−０，５０≦ｎ１ｌｃ≦ｎＯ＄　　０．０５
”　’式１）ｎｏｓ−−０，７０≦ｎ１ｌｃ≦ｎ５ｓ−
０，ｔ５−　・、式２）ｎ、１：基本波レーザ光波長（
λμｍ）における基板の常光屈折率 ｎ６ｅ：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（λμｍ／２）における基板の
異常光屈折率 ｎ、。：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 （作用） 本発明のＳ　ＨＧ素子は、基板上に薄膜導波層が形成さ
れてなり、さらに前記薄膜導波層上にクラッド層が形成
されてなることが必要である。

この理由は、前記クラッド層を薄膜導波層上に設けるこ
とにより、基板、薄膜導波層、クランド層が屈折率に関
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
ＳＨＧ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
できる。

さらに、前記クランド層は、関係式１）および２）を満
たすことが必要である。

板の異常光屈折率 ｎｅｃ’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 この理由は、前記クラッド層が、前記ｌ）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小限にでき、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。

ｎａｓ−０，５０≦ｎＯｃ≦ｎｏｓ　０．０５・・・弐
１）ｎｏｓ−−０，７０≦ｎ１ｌｃ≦ｎ　ｅｉ−０，ｉ
５・・・弐２）ｎｏｓ−−０，２５≦ｎｏｔ≦ｎ＠Ｉ　
　０．１０”　’式３）ｎｅｔ　０．５５≦ｎ１ｌｃ≦
ｎａｓ−０，２０−−−式４）ｎ、１：基本波レーザ光
波長（λμｍ）における基板の常光屈折率 ｎｏ（：基本波レーザ光波長（λμｍ）におけるクラフ
ト層の常光屈折率 ｎｏ、：第２高調波波長（λμｍ／２）における基ｎｏ
ｓ−：ｉ本波レーザ光波長（λμｍ）における基板の常
光屈折率 ｎａｃ：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（λμｍ／２）における基板の異
常光屈折率 ｎ１ド第２高調波波長（λμｍ／２）におけるクラッド
層の異常光屈折率 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±１５１
あるいは９０±１５１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、Ｏ土５°あるいは９０±５°の範囲内であるこ
とが有利である。

本発明のＳＨＯ素子に入射される基本波レーザー光の波
長（λ）は、０．４〜１．６μｍ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（λ）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、半導
体レーザによって０．４μｍより短い波長のレーザー光
を発生させることは、実質的に困難であるからであり、
一方１．６μｍより長い波長の基本波レーザー光を使用
した場合には、得られる第２高調波の波長が基本波レー
ザー光の１／２であることから、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であ
ってＳＨＣ，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０．６　〜１．３μｍが
有利であり、なかでも、０．６８〜０．９４μｍが実用
上好適である。

本発明のＳＨＧ素子の薄膜導波層の膜厚は、０゜１〜２
０μｍであることが好ましい。

その理由は、前記薄膜導波層の膜厚が、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ＳＨＧ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Ｓ　ＨＧ素子として、使用することが困
難であるからである。前記薄膜導波層の膜厚は、なかで
も０．５〜１０ｊＪｍが有利であり、特に、１〜８μｍ
が実用上好適である。

また、本発明のＳＨＧ素子のクラッド層の厚みは、０．
２〜３０μｍが望ましい。この理由は、。

０．２μｍより薄い場合は、導波光を閉じ込めることが
できず、また３０μｍより厚い場合は、クラッド層の結
晶性が低下して、光学的特性が低下するからである。

前記クラッド層は、０．５〜１０ｔＩｍが好ましく、１
〜８μｍが好適である。

本発明における基板、薄膜導波層、クラッド層は各種光
学材料を使用することができ、ｒｓ膜導波層としては、
例えばＬｉＮｂＯ３、α−石英、ＫＴ　ｉ　ＯＰ　Ｏａ
　　（Ｋ　Ｔ　Ｐ　）　、β−ＢａＢｚ　０４　　（Ｂ
ＢＯ）、ＫＢ、０．　　・４　Ｈｚ　Ｏ（ＫＢｓ　）　
、ＫＨｔ　ＰＯ４（ＫＤＰ）　、ＫＤｔ　ＰＯ４（ＫＤ
’″Ｐ）、ＮＨ，Ｈｚ　ＰＯ４（ＡＤＰ）、Ｃ，Ｈ，Ａ
ｓ０４（ＣＤＡ）　、Ｃｓ　Ｄ、Ａｓｈ、（ＣＤ”　Ａ
）　、ＲｂＨｚ　ＰＯ−（ＲＤＰ）　、ＲｂＨｘ　Ａｓ
Ｏ４（ＲＤＡ）、Ｂｅ５Ｏ，’４Ｈ，Ｏ，Ｌ＋ＣＩＯ。

３Ｈ２０、Ｌ　ｉ　ＴＯｓ　　、α〜Ｌ　ｉ　ＣｄＢＯ
ａ　　、Ｌｊ　Ｂｓ　Ｏｓ　　（ＬＢＯ）　、尿素、ポ
リパラニトロアニリン（ｐ−ＰＮＡ）、ポリジアセチレ
ン（ＤＣ！−１）　、４−　（Ｎ、Ｎ−ジメチルアミン
）−３−アセトアミドニトロベンゼン（ＤＡＮ）、４−
ニトロベンズアルデヒド　ヒドラジン（ＮＢＡＨ）、３
−メトキシ−４−ニトロベンズアルデヒド　ヒドラジン
、２−メチル−４−ニトロアニリン（ＭＮＡ）などが、
また基板としては、例えばＬｉＴａ　０２　、　Ｓ　＋
　ＯＨ、アルミナ、ＫＴＰ、ＢＢＯ。

ＬＢＯｌＫＤＰ、および類似化合物、ソーダガラス、パ
イレックスガラス、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ
）などを使用することができ、クラッド層としては、Ｚ
ｎＯＳＭｇＯ，Ａｌｚ　０３、ＰＭＭＡ、Ｓ　ｉ　Ｏ！
　、パイレックスガラス、ソーダガラスなどが使用でき
る。

前記基板および薄膜導波層用の材料は、Ｎａ。

Ｃｒ、Ｍｇ、Ｎｄ、Ｔｉ、Ｖなどの異種元素を含有させ
ることにより、その屈折率を調整することができる。

前記Ｎａ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｎｄ、Ｔｉ、Ｖなどの異種元素
を含有させる方法としては、予め、材料の原料と異種元
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基板上に薄膜導波層を形成する方法
あるいは、前記基板あるいは薄膜導波層に、Ｎａ、Ｍｇ
、Ｎｄ、Ｔｉ。

■などの異種元素を拡散させる拡散法を用いることが望
ましい。

前記ＳＨＧ素子に適した組合せとしては、なかでも基板
としてＬｉＴａ０．単結晶、薄膜導波層としてＬｉＮｂ
Ｏ５、クラッド層として、ＺｎＯを用いる組み合わせが
好適である。

その理由は、前記Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｚは非線型光学定
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、また、ＬｉＴａＯ３は、前記
ＬｔＮｂＯｓと結晶構造が類似しており、前記Ｌ　ｉ　
Ｎ　ｂ　Ｏｓの薄膜を形成しやすく、また、高品質で安
価な結晶を入手し易く、またＺｎＯは、スパッタ法など
により均質な薄膜を容易に形成できるからである。

また、本発明のＳＨＯ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Ｓ　ＨＧ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１〜１０μｍ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、ＳＨＧ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、Ｓ　ＨＣ変換効率が低下するからである
。

本発明のＳＨＧ素子は、第２高調波光の透過率が１００
％近いかもしくは、１００％で、基本波レーザ光を殆ど
透過させないか、もしくは全く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、薄膜導波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、ＳＨＧ出力を向上させることができる。

前記波長選択性のｍ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。

また、本発明のＳＨＧ素子は、半導体レーザのペアチッ
プと接続し、一体化しておくことが望ましい。

この理由は、ＳＨＣ素子と半導体レーザのヘアチップを
一体化した方が小型化、量産性、コスト、入射効率、安
定性の面から有利だからである。

また、前記ＳＨＯ素子と半導体レーザチップを一体化し
た半導体レーザ素子は、半導体レーザのペアチップの保
護、長寿命化のために、気密封止パッケージ内に封入す
ることが望ましい。

前記パッケージ内には、不活性ガスが封入されているこ
とが望ましい。

前記不活性ガスは、窒素であることが有利である。

また、前記気密封止パッケージには、第二高調波光を出
射するための窓が設けられていることが必要である。

前記第二高調波光を出射するための窓とは、第二高調波
光を出射するに十分な大きさの穴に、気密性を保つため
に透光性の板がはめこまれたものを指す。

前記第二高調波光を出射するための窓には、波長選択性
の透光性の板がはめ込まれてることが望ましい。

この理由は、波長選択性の透光性の板にて第二高調波光
出射用の窓を形−成することにより、チップの気密封止
、基本波の半導体レーザ光の除去、第二高調波光の高′
？ｉ過率化、半導体レーザヘアヂンブ、Ｓ　ＨＣ素子の
保護などの目的を全て兼ねることができ、第二高調波光
出射用の窓を通常のガラスにで形成し、その窓ガラスの
内側、もしくは外側に波長選択性の膜を設けた場合より
、プロセスの簡略化、コストの低下、第二高調波光の透
過率を向上させることができるからである。

前記波長選択性の薄膜あるいは、透光性の板としては、
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あるいは、透光性の板の材料とし
ては、Ｓ　ｉ　Ｏ，、ＭｇＯ，ＺｎＯ，Ａｆ！ｔＯＸ等
の酸化物、Ｌ　１Ｎｂｏ、　、Ｌ　１Ｔａｏ、、Ｙｓ　
Ｇａｓ　Ｏ＋ｚ、　Ｇｄｓ　Ｇａｓ　０１２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、液相エビクキシャル法、蒸着法、ＭＢ
Ｅ（分子ビームエビクキシャル：Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ　
　Ｂｅａｍ　　Ｅｐｉ　む　ａｘｉａｌ）　　法、　Ｍ
ＯＣＶＤ　　（Ｍｅ　　ｔ　　ａ　　１０ｒｇａｎｉｃ
　　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　　ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）法、イオンブレーティング法、ＬＢ法、スピンコ
ード法、ディンブ法などを用いることができる。

次に、本発明に係るＳ　Ｉ（Ｃ素子の製造方法としては
、基板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、薄膜導波層を形成することにより製
造することができ、さらに、前記１１１９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、チャンネル
型のＳＨＧ素子を作成するなどの方法をとることができ
る。

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

実施例１ （１）基本波レーザ光波長（入）を０．８３μｍとした
とき基本波レーザ光波長における常光屈折率（ｎｏｓ−
）が２．１５１、第２高調波における異常屈折率（ｎｅ
ｔ）が２．２６１である厚さ０．５ｍｍのＺカッ）Ｌｉ
ＴａＯ，単結晶基板の上に液相エピタキシャル成長法に
より基本波レーザ光波長における常光屈折率（ｎ、ｆ）
が２．２６４、第２高調波における異常屈折率（ｎ　、
ｆ）が２．２６３である。ＬｉＮｂ０ｉ′Ｆｉｉ膜を成
長させた後、表面を鏡面研磨し、このＬ　ｉ、　Ｎ　ｂ
　Ｏｓ薄膜を導波層とするスラブ型導波路を作成した。

（２）前記スラブ型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２．５０μｍ±０．０５μｍ
に調整した。

（３）前記（１）及び（２）で得られたスラブ型導波路
をフォトリソグラフィーにより、輻１０μｍ、膜厚２．
５０μｍ±０．０５μｍ、段差１ｇｍのりツジ型のチャ
ンネル型導波路を作成した。

（４）　　（３）で得られたチャンネル型導波路の上に
ＲＦスパッタ法により基本レーザ光波長における常光屈
折率（ｎｏｃ）が１．９００、第２高調波における異常
光屈折率（ｎ、ｃ）が１．９００である。Ｚｎｏ薄膜を
５μｍの厚さに形成して、ＺｎＯ薄膜をクラッド層とす
る三層構造のチャンネル型導波路とした。

（５）　　（４１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先入出射を可
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本発明の第２高調波発生素子（
ＳＨＯ素子）を用い、波長０．８３ｔｔｍ。

４０ｍＷの半導体レーザを光源としてＳ　ＨＣ出力を測
定しその結果を第１表に示した。

実施例２ （１）実施例１の（１）〜（３）と同様の方法により幅
１０ｕ　ｍ−、膜厚２．７０μｍ±０．０８μｍ、段差
１゜４μｍのりッジ型のチャンネル型導波路を形成した
。

（２）　　（１）で得られたチャンネル型導波路の上に
ＲＦスパッタ法により基本波レーザ光波長における常光
屈折率（ｎ、ｃ）が１．７１０、第２高調波における異
常光屈折率（ｎｅｃ）が１．７３０であるＭｇｏ薄膜を
８μｍの厚さに形成して、ＭｇＯ薄膜をクランド層とす
る三層構造のチャンネル型導波路とした。

（３１（２１で得られたチャンネル型導波路の両端面を
実施例１の（５）と同様の方法にて研磨し第２高調波発
生素子とした。

このようにして得られた本発明の第２高調波発生素子Ｃ
３ｌＩＧ素子）を用い、波長０．８３μｍ。

４０ｍＷの半導体レーザを光源としてＳ　ＨＣ出力を測
定しその結果を第１表に示した。

実施例３ （１）実施例１の（１）〜（２）と同様の方法により膜
厚２゜２０μｍ±０，０３μｍ、スラブ型のチャンネル
型導波路を作成した。

（２）　　（１）で得られたスラブ型導波路の上にＲＦ
スパッタ法により、基本波レーザ光波長における常光屈
折率（ｎｏｃ）が１．７１０、第２高調波における異常
光屈折率（ｎ　、ｃ）が１．７３０である。

Ａｌｔ０３ｆ！膜を４ｐｍの厚さに形成して、Ａｔ！ｏ
ｉｍ膜を上層部とする三層構造のスラブ型導波路とした
。

（３）　　（２）で得られたスラブ型導波路の両端面を
実施例１の（５）と同様の方法にて研磨し第２高調波発
生素子とした。

このようにして得られた本発明の第２高調波発生素子（
Ｓ　ＨＧ素子）を用い、波長０．８３μｍ、４０ｍＷの
半導体レーザを光源としてＳ　ＨＣ；出力で測定しその
結果を第１表に示した。

実施例４ （１）実施例１で作成した、チャンネル型導波路からな
るＳ　Ｊ（Ｇ素子を、半導体レーザの発光頭載とチャン
ネル型導波路の一方の端面とを向合わせて精密に位置合
わせした後、シリコンブロック上に、半導体レーザチッ
プとＳＨＧ素子を紫外線硬化樹脂を用いて固定した。

さらに半導体レーザの上下面の電極にワイアをボンディ
ングして、駆動電力を供給できるようにした。

（２）このようにして半導体レーザとＳＨＯ素子を一体
化した後、図１のように金属製の気密封止バ・ンケージ
の中に入れ、外部ピンとワイヤを電気的に接続して外部
ビンにより動作電力を供給できるようにすると共に、波
長選択性のガラス窓を設けたキャップを被せて、内部を
高純度窒素ガス雰囲気で気密封止した。

このようにして本発明の第二高調波発生素子を用いて作
成した気密封止パッケージ型素子に半導体レーザからの
出力が４８．０ｍＷとなる動作電圧を加えた時、ガラス
窓から出射する第二高調波の出力は、２．０ｍＷ、また
半導体レーザの出力は、０．１ｍＷとなり、第二高調波
を効率良く取り出すことができた。

比較例１ 実施例１の（１）〜（５）と同様の条件及び方法で幅１
０ｕｍ、膜！’！２．５０μｍ±０．Ｑ５μｍ、段差１
μｍのりッジ型のチャンネル型導波路からなる第２高調
発生素子（ＳＩＩＧ素子）を作成した。このようにして
得られたＳＨＣ，素子を用いて実施例１と同様の条件で
Ｓ　ＨＧ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、幕厚２．７０μｍ土
０．０８μｍ、段差１．４μｍ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、ＳＨＧ出力を測定
し、その結果を第１表に示した。

比較例３ 実施例１の（１）〜（２）と同様の方法により、ＷＸｒ
￥２．２０μｍ±０．０３μｍ、スラブ型のチャンネル
型導波路からなるＳＨＧ素子を作成、３１１　Ｇ出力を
測定し、その結果を第１表に示した。

第 表 実施例 ＳＨＧ出力（ｍ、　Ｗ　） 比較例 ＳＨＧ出力（ｍ　Ｗ　） ０．３ ０．４ 以上の実施例及び比較例よりわかるようにＺｎＯ，Ｍｇ
Ｏ２Ａ１□０．などの薄膜を薄膜導波層上にクランド層
として設けた本発明の第２高調波発生素子は、同じ膜厚
精度の導波路を用いても位相整合膜厚に対する許容範囲
が広くなった結果、クラッド層を設けていないものに比
べ約８倍のＳＨＧ出力が得られた。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば極めて高いＳ　ＨＧ
出力を存する薄膜導波路構造の第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ＳＨＯ素子と半導体レーザのペアチ
ップを接続させ、気密封止パッケージ内に封止し、第二
高調波光の出射窓に波長選択性のフィルターを設けたも
のである。 ０．２ 第１図 フィルター ＳＨＧデバイス 半導体レーザチップ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に薄膜導波層が形成されてなる第２高調波発
   生素子であって、 前記薄膜導波層上には、クラッド層が形成されてなり、
   前記クラッド層は、関係式１）および２）を満たすこと
   を特徴とする第２高調波発生素子。 ｎ＿ｏ＿ｓ−０．５０≦ｎ＿ｏ＿ｃ≦ｎ＿ｏ＿ｓ−０．
   ０５・・・式１）ｎ＿ｏ＿ｓ−０．７０≦ｎ＿ｏ＿ｃ≦
   ｎ＿ｏ＿ｓ−０．１５・・・式２）ｎ＿ｏ＿ｓ：基本波
   レーザ光波長（λμｍ）における基板の常光屈折率 ｎ＿ｏ＿ｃ：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＿ｏ＿ｓ：第２高調波波長（λμｍ／２）における基
   板の異常光屈折率 ｎ＿ｏ＿ｃ：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 ２、前記基板は、タンタル酸リチウム単結晶である請求
   項１に記載の第２高調波発生素子。 ３、前記薄膜導波層は、ニオブ酸リチウム単結晶である
   請求項１に記載の第２高調波発生素子。