JPH052203A - 導波路型第２高調波発生素子の製造方法 - Google Patents
導波路型第２高調波発生素子の製造方法Info
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- JPH052203A JPH052203A JP3243722A JP24372291A JPH052203A JP H052203 A JPH052203 A JP H052203A JP 3243722 A JP3243722 A JP 3243722A JP 24372291 A JP24372291 A JP 24372291A JP H052203 A JPH052203 A JP H052203A
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- 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]
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- 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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- Nonlinear Science (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、導波路型第２高調波発生素子の製
造方法に関し、光損傷と屈折率変動が小さく低損失な分
極反転型光導波路を有する高品質の導波路型第２高調波
発生素子を製造することを目的とする。 【構成】 強誘電体単結晶から切り出された基板１の表
面に周期的なプロトン（Ｈ+ ）交換阻止層２を形成する
工程と、前記プロトン（Ｈ+）交換阻止層２が形成され
ていない部分の基板１表面にプロトン（Ｈ+ ）交換層３
を形成する工程と、前記基板１をキューリ点直下の温度
に上昇させ前記プロトン（Ｈ+ ）交換層の分極を反転さ
せて周期的な分極反転領域を形成する工程と、前記分極
反転領域３０と交叉するようにプロトン（Ｈ+ ）交換に
よる光導波路４を形成する工程とを少なくとも含むよう
に構成する。
造方法に関し、光損傷と屈折率変動が小さく低損失な分
極反転型光導波路を有する高品質の導波路型第２高調波
発生素子を製造することを目的とする。 【構成】 強誘電体単結晶から切り出された基板１の表
面に周期的なプロトン（Ｈ+ ）交換阻止層２を形成する
工程と、前記プロトン（Ｈ+）交換阻止層２が形成され
ていない部分の基板１表面にプロトン（Ｈ+ ）交換層３
を形成する工程と、前記基板１をキューリ点直下の温度
に上昇させ前記プロトン（Ｈ+ ）交換層の分極を反転さ
せて周期的な分極反転領域を形成する工程と、前記分極
反転領域３０と交叉するようにプロトン（Ｈ+ ）交換に
よる光導波路４を形成する工程とを少なくとも含むよう
に構成する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光損傷に強く屈折率変動
が小さくて変換効率が高い導波路型第２高調波発生素子
の製造方法の改良に関する。
が小さくて変換効率が高い導波路型第２高調波発生素子
の製造方法の改良に関する。
【０００２】近年、レーザ、特に、半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）がレーザプリンタやレーザスキャナ、あるいは、光
ディスク等の光源として広く用いられるようになってき
た。しかし、その一方で記憶容量の拡大や取り扱いの利
便のために短波長化（例えば、赤外光から可視光へ）に
対する要求が強くなっている。半導体レーザの短波長発
振化の開発も進められてはいるが、現在の技術レベルで
はその発振波長を６００nm以下にすることはかなり困難
であり、その他の技術、例えば、第２高調波発生（ＳＨ
Ｇ）による短波長のコヒーレント光が得られるデバイ
ス、特に、それに用いる分極反転型光導波路の製造技術
の開発が強く求められている。
Ｄ）がレーザプリンタやレーザスキャナ、あるいは、光
ディスク等の光源として広く用いられるようになってき
た。しかし、その一方で記憶容量の拡大や取り扱いの利
便のために短波長化（例えば、赤外光から可視光へ）に
対する要求が強くなっている。半導体レーザの短波長発
振化の開発も進められてはいるが、現在の技術レベルで
はその発振波長を６００nm以下にすることはかなり困難
であり、その他の技術、例えば、第２高調波発生（ＳＨ
Ｇ）による短波長のコヒーレント光が得られるデバイ
ス、特に、それに用いる分極反転型光導波路の製造技術
の開発が強く求められている。
【０００３】
【従来の技術】従来、レーザ光の第２高調波発生素子と
してはバルクの非線形光学結晶にレーザ光を通すものが
よく知られている。
してはバルクの非線形光学結晶にレーザ光を通すものが
よく知られている。
【０００４】例えば、強誘電体結晶であるＬｉＮｂＯ3
をブロックにカットし両面を光学研磨してレーザ光の入
出射面とし、一方の側から角周波数ωのレーザ光を入射
させると、反対側から２倍の角周波数２ωの第２高調波
が発生する。この時の変換効率ηSHG はＰ2 ω／Ｐωで
表され、よく知られているように第２高調波出力Ｐ2 ω
はＳin2 曲線の出力特性を示す。このように、第２高調
波出力Ｐ2 ωがＳin2 曲線特性で周期的に変動するの
は、それぞれの周波数に対する屈折率ｎωとｎ2 ωが異
なるためである。すなわち、屈折率差のため各点で発生
した第２高調波の位相が揃わず、位相ずれが２πになる
距離を周期として第２高調波出力が変動することにな
る。通常の結晶では屈折率の波長分散のためｎωとｎ2
ωの差が大きく、従って、ｌC （コヒーレント長）が非
常に小さく、第２高調波出力Ｐ2 ωも非常に小さくなっ
てしまう。これを解決するために位相整合を取る方法が
提案されている。
をブロックにカットし両面を光学研磨してレーザ光の入
出射面とし、一方の側から角周波数ωのレーザ光を入射
させると、反対側から２倍の角周波数２ωの第２高調波
が発生する。この時の変換効率ηSHG はＰ2 ω／Ｐωで
表され、よく知られているように第２高調波出力Ｐ2 ω
はＳin2 曲線の出力特性を示す。このように、第２高調
波出力Ｐ2 ωがＳin2 曲線特性で周期的に変動するの
は、それぞれの周波数に対する屈折率ｎωとｎ2 ωが異
なるためである。すなわち、屈折率差のため各点で発生
した第２高調波の位相が揃わず、位相ずれが２πになる
距離を周期として第２高調波出力が変動することにな
る。通常の結晶では屈折率の波長分散のためｎωとｎ2
ωの差が大きく、従って、ｌC （コヒーレント長）が非
常に小さく、第２高調波出力Ｐ2 ωも非常に小さくなっ
てしまう。これを解決するために位相整合を取る方法が
提案されている。
【０００５】例えば、第２高調波光λ2 の異常光の屈折
率ｎe と基本波光λ1 の常光の屈折率ｎ0 とを一致させ
るようにレーザ光を入射させる、いわゆる、位相整合条
件を満足させて大きな第２高調波出力を得る方法である
（多田、神谷：光エレクトロニクスの基礎、pp199 〜20
0,1974（丸善刊）参照）。
率ｎe と基本波光λ1 の常光の屈折率ｎ0 とを一致させ
るようにレーザ光を入射させる、いわゆる、位相整合条
件を満足させて大きな第２高調波出力を得る方法である
（多田、神谷：光エレクトロニクスの基礎、pp199 〜20
0,1974（丸善刊）参照）。
【０００６】図３は第２高調波出力特性を示す図（位相
整合が取れている場合）で、縦軸は第２高調波出力Ｐ2
ω、横軸は結晶長ｌである。図中、の破線は上記に説
明した第２高調波光λ2 の屈折率と基本波光λ1 の屈折
率を一致させて、第２高調波出力Ｐ2 ωが結晶長ｌが大
きくなるに従って増大するようにしている場合である。
しかし、以上に述べたバルク結晶型の場合、位相整合条
件を満足し、かつ、非線形光学定数も大きい結晶が得ら
れていないため基本波の光強度を大きくしなければなら
ず、半導体レーザのような低パワーの光源に対しては実
用化されるに至っていない。
整合が取れている場合）で、縦軸は第２高調波出力Ｐ2
ω、横軸は結晶長ｌである。図中、の破線は上記に説
明した第２高調波光λ2 の屈折率と基本波光λ1 の屈折
率を一致させて、第２高調波出力Ｐ2 ωが結晶長ｌが大
きくなるに従って増大するようにしている場合である。
しかし、以上に述べたバルク結晶型の場合、位相整合条
件を満足し、かつ、非線形光学定数も大きい結晶が得ら
れていないため基本波の光強度を大きくしなければなら
ず、半導体レーザのような低パワーの光源に対しては実
用化されるに至っていない。
【０００７】一方、最近になって光導波路型の素子を用
い、例えば、異常光の屈折率ｎe 曲線上で位相整合を行
わせる（従って、基本波と第２高調波光の屈折率は異な
る）ことによって、大きな非線形光学定数を利用するこ
とができ、その結果、大きな変換効率（ηSHG ）が得ら
れる極めて有力な方法が提案されている。
い、例えば、異常光の屈折率ｎe 曲線上で位相整合を行
わせる（従って、基本波と第２高調波光の屈折率は異な
る）ことによって、大きな非線形光学定数を利用するこ
とができ、その結果、大きな変換効率（ηSHG ）が得ら
れる極めて有力な方法が提案されている。
【０００８】図１１は光導波路型第２高調波発生素子の
例を示す図で、同図（イ）は斜視図、同図（ロ）はＸ−
Ｘ’断面図である。
例を示す図で、同図（イ）は斜視図、同図（ロ）はＸ−
Ｘ’断面図である。
【０００９】図中、１’は基板で、例えば、ＬｉＮｂＯ
3 の最も大きな非線形光学定数が得られる入射方向と偏
波方向を取れるように＋Ｚ面を光学研磨した基板で、
４’は基板１’上に形成された分極反転型光導波路であ
る。同図（ロ）に示した如く、例えば、基板１’を上向
きの方向に強誘電体分極を揃え、光導波路の部分に等間
隔に、例えば、周期Λで分極が下向きのある深さを持っ
た領域３０’を形成すると、下向きの分極領域３０’が
等間隔に並んだ分極反転型の光導波路４’が構成され
る。
3 の最も大きな非線形光学定数が得られる入射方向と偏
波方向を取れるように＋Ｚ面を光学研磨した基板で、
４’は基板１’上に形成された分極反転型光導波路であ
る。同図（ロ）に示した如く、例えば、基板１’を上向
きの方向に強誘電体分極を揃え、光導波路の部分に等間
隔に、例えば、周期Λで分極が下向きのある深さを持っ
た領域３０’を形成すると、下向きの分極領域３０’が
等間隔に並んだ分極反転型の光導波路４’が構成され
る。
【００１０】いま、例えば、位相整合条件を満足するよ
うに左側から角周波数ωのレーザ光を分極反転型の光導
波路４’に入射させ、右側から出射させると大きい第２
高調波出力が得られることが知られている（J.A.Armstr
ong,et.al.,Phys.Rev.vol.127,p1918,1962）。
うに左側から角周波数ωのレーザ光を分極反転型の光導
波路４’に入射させ、右側から出射させると大きい第２
高調波出力が得られることが知られている（J.A.Armstr
ong,et.al.,Phys.Rev.vol.127,p1918,1962）。
【００１１】図３に示したの実線はこの場合の理想的
な第２高調波出力特性の例を示したもので、結晶長ｌと
共に第２高調波出力Ｐ2 ωが増加し、しかも、大きな非
線形定数を用いているのでバルク結晶型に比較して大巾
に変換効率が向上している。
な第２高調波出力特性の例を示したもので、結晶長ｌと
共に第２高調波出力Ｐ2 ωが増加し、しかも、大きな非
線形定数を用いているのでバルク結晶型に比較して大巾
に変換効率が向上している。
【００１２】上記の如き分極反転型の光導波路４’を作
製するには、部分的分極反転領域、例えば、前記図４の
下向きの分極領域３０’を形成しなければならない。そ
のような方法としては２つの方法が知られている。
製するには、部分的分極反転領域、例えば、前記図４の
下向きの分極領域３０’を形成しなければならない。そ
のような方法としては２つの方法が知られている。
【００１３】第１の方法は基板１’上に適当なマスクを
つけて高温に加熱すると露出面のＬｉが外部に拡散しそ
の部分の分極が反転する現象を用いる。しかし、この場
合分極反転領域の深さは高々１μm 程度に過ぎず、ま
た、その部分の屈折率も変化し光導波路として実用化し
がたい欠点がある。
つけて高温に加熱すると露出面のＬｉが外部に拡散しそ
の部分の分極が反転する現象を用いる。しかし、この場
合分極反転領域の深さは高々１μm 程度に過ぎず、ま
た、その部分の屈折率も変化し光導波路として実用化し
がたい欠点がある。
【００１４】第２の方法は分極反転領域となる部分にＴ
ｉを被着したのち熱処理すると、その部分の分極が反転
する現象を用いており、その深さは数μm にまで達する
ことが可能で実用的な光導波路が作製されると期待され
ている。
ｉを被着したのち熱処理すると、その部分の分極が反転
する現象を用いており、その深さは数μm にまで達する
ことが可能で実用的な光導波路が作製されると期待され
ている。
【００１５】図１２は従来の部分的分極反転領域の形成
方法の例を示す図で、その主な工程を順に示したもので
ある。
方法の例を示す図で、その主な工程を順に示したもので
ある。
【００１６】工程（１）：単一分極化された強誘電体結
晶、例えばＬｉＮｂＯ3 の＋Ｚ面を光学研磨した基板
１’を作成する。
晶、例えばＬｉＮｂＯ3 の＋Ｚ面を光学研磨した基板
１’を作成する。
【００１７】工程（２）：前記処理基板上に厚さ３００
nmのＴｉ膜２０を真空蒸着する。
nmのＴｉ膜２０を真空蒸着する。
【００１８】工程（３）：前記処理基板を分極反転領域
３０’になる部分のＴｉが残るようにホトエッチング処
理してＴｉ薄膜パターン２０’を形成する。
３０’になる部分のＴｉが残るようにホトエッチング処
理してＴｉ薄膜パターン２０’を形成する。
【００１９】工程（４）：前記処理基板を1000℃で加熱
処理してＴｉを拡散し、Ｔｉ拡散領域２０”を形成する
と、その部分の基板１’の表面部分が分極反転する。
処理してＴｉを拡散し、Ｔｉ拡散領域２０”を形成する
と、その部分の基板１’の表面部分が分極反転する。
【００２０】工程（５）：前記処理基板を適当な処理液
で処理し残留しているかもしれないＴｉを必要に応じて
除去洗浄すれば、分極反転型光導波路の分極反転領域を
構成する部分的分極反転領域３０’が形成され、この上
に光導波路を形成して導波路型第２高調波発生素子を作
製している。
で処理し残留しているかもしれないＴｉを必要に応じて
除去洗浄すれば、分極反転型光導波路の分極反転領域を
構成する部分的分極反転領域３０’が形成され、この上
に光導波路を形成して導波路型第２高調波発生素子を作
製している。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法で形成された部分的分極反転領域３０’は、Ｔｉを含
有しているために、すでによく知られているようにレー
ザ光を通したとき、いわゆる、光損傷の閾値が下がり、
さらに屈折率も変化してしまうために、それを構成部分
とする分極反転型光導波路は、例えば、図３のの点線
で示した如く、第２高調波光の出力強度が頭打ちとなっ
て増加せず、また、屈折率変動に基づく光散乱などによ
る損失増加が生ずる。さらに、ＬｉＴａＯ3 やＫＴＰ
（PotassiumTitanium Phosphate）などキューリ点の比
較的低い結晶には適用できないなど、実用上大きな問題
がありその解決が必要であった。
法で形成された部分的分極反転領域３０’は、Ｔｉを含
有しているために、すでによく知られているようにレー
ザ光を通したとき、いわゆる、光損傷の閾値が下がり、
さらに屈折率も変化してしまうために、それを構成部分
とする分極反転型光導波路は、例えば、図３のの点線
で示した如く、第２高調波光の出力強度が頭打ちとなっ
て増加せず、また、屈折率変動に基づく光散乱などによ
る損失増加が生ずる。さらに、ＬｉＴａＯ3 やＫＴＰ
（PotassiumTitanium Phosphate）などキューリ点の比
較的低い結晶には適用できないなど、実用上大きな問題
がありその解決が必要であった。
【００２２】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、強誘電体
単結晶から切り出された基板１の表面に周期的なプロト
ン（Ｈ+ ）交換阻止層２を形成する工程と、前記プロト
ン（Ｈ+ ）交換阻止層２が形成されていない部分の基板
１表面にプロトン（Ｈ+ ）交換層３を形成する工程と、
前記基板１をキューリ点直下の温度に上昇させ前記プロ
トン（Ｈ+ ）交換層３の分極を反転させて周期的な分極
反転領域３０を形成する工程と、前記分極反転領域３０
と交叉するようにプロトン（Ｈ+ ）交換による光導波路
４を形成する工程とを少なくとも含む導波路型第２高調
波発生素子の製造方法によって解決することができる。
また、前記分極反転領域３０の形成後に前記基板１をア
ニール処理してプロトン（Ｈ+ ）の拡散処理を行って均
一な屈折率分布を与えるようにしたり、さらに、前記分
極反転領域３０を形成するためのキューリ点直下までの
温度上昇時間が１５分以内であるようにして、より効果
を上げるように構成した導波路型第２高調波発生素子の
製造方法により解決することができる。
単結晶から切り出された基板１の表面に周期的なプロト
ン（Ｈ+ ）交換阻止層２を形成する工程と、前記プロト
ン（Ｈ+ ）交換阻止層２が形成されていない部分の基板
１表面にプロトン（Ｈ+ ）交換層３を形成する工程と、
前記基板１をキューリ点直下の温度に上昇させ前記プロ
トン（Ｈ+ ）交換層３の分極を反転させて周期的な分極
反転領域３０を形成する工程と、前記分極反転領域３０
と交叉するようにプロトン（Ｈ+ ）交換による光導波路
４を形成する工程とを少なくとも含む導波路型第２高調
波発生素子の製造方法によって解決することができる。
また、前記分極反転領域３０の形成後に前記基板１をア
ニール処理してプロトン（Ｈ+ ）の拡散処理を行って均
一な屈折率分布を与えるようにしたり、さらに、前記分
極反転領域３０を形成するためのキューリ点直下までの
温度上昇時間が１５分以内であるようにして、より効果
を上げるように構成した導波路型第２高調波発生素子の
製造方法により解決することができる。
【００２３】
【作用】ある種の強誘電体単結晶、例えば、ＬｉＴａＯ
3 単結晶は表面にプロトン（Ｈ + ）交換を行うと、Ｈ+
濃度が高くなった部分のキューリ点が数〜１０℃程度下
がる。これを利用するとプロトン（Ｈ+ ）交換したあと
キューリ点直下で熱処理しその部分の分極を反転できる
ことが知られている（電子情報通信学会、超音波技術研
究報告、ＵＳ87-37,1987参照）。本発明はこの現象を応
用して強誘電体単結晶、例えば、ＬｉＴａＯ3 単結晶の
表面に周期的なプロトン（Ｈ+ ）交換層３を形成したあ
と、キューリ点直下まで加熱して、周期的分極反転層３
０を形成し、必要によりアニール処理して分極反転層３
０の中のＨ+ を拡散させＨ+ 濃度の均一化、すなわち、
屈折率分布の均一化を行っているので、屈折率の変動に
基づく光の散乱が防止できるのである。しかも、光導波
路４の形成にＴｉの拡散やＬｉの結晶外への拡散といっ
た手段を用いずにプロトン（Ｈ+ ）交換法を用いている
ので光損傷の発生の閾値が高く高調波発生の変換効率が
高く維持できる。さらに、分極反転領域３０の形成はキ
ューリ点以下の温度で行われるのでキューリ点の低い結
晶にも適用できるのである。
3 単結晶は表面にプロトン（Ｈ + ）交換を行うと、Ｈ+
濃度が高くなった部分のキューリ点が数〜１０℃程度下
がる。これを利用するとプロトン（Ｈ+ ）交換したあと
キューリ点直下で熱処理しその部分の分極を反転できる
ことが知られている（電子情報通信学会、超音波技術研
究報告、ＵＳ87-37,1987参照）。本発明はこの現象を応
用して強誘電体単結晶、例えば、ＬｉＴａＯ3 単結晶の
表面に周期的なプロトン（Ｈ+ ）交換層３を形成したあ
と、キューリ点直下まで加熱して、周期的分極反転層３
０を形成し、必要によりアニール処理して分極反転層３
０の中のＨ+ を拡散させＨ+ 濃度の均一化、すなわち、
屈折率分布の均一化を行っているので、屈折率の変動に
基づく光の散乱が防止できるのである。しかも、光導波
路４の形成にＴｉの拡散やＬｉの結晶外への拡散といっ
た手段を用いずにプロトン（Ｈ+ ）交換法を用いている
ので光損傷の発生の閾値が高く高調波発生の変換効率が
高く維持できる。さらに、分極反転領域３０の形成はキ
ューリ点以下の温度で行われるのでキューリ点の低い結
晶にも適用できるのである。
【００２４】
【実施例】図１及び図２は本発明の一実施例方法を示す
図（その１）及び（その２）で、主な工程を順に示した
ものである。以下、図に従って説明する。
図（その１）及び（その２）で、主な工程を順に示した
ものである。以下、図に従って説明する。
【００２５】工程（１）：強誘電体単結晶から切り出さ
れた基板１，例えば、厚さ0.5 mm，巾１０mm，長さ１５
mmの単一分極処理したＬｉＴａＯ3 の最も大きな非線形
光学定数が得られるように、−Ｚ面を光学研磨し、その
上にプロトン（Ｈ+ ）交換阻止膜２００，例えば、厚さ
５０nmのＴａ膜を電子ビーム蒸着により形成する。
れた基板１，例えば、厚さ0.5 mm，巾１０mm，長さ１５
mmの単一分極処理したＬｉＴａＯ3 の最も大きな非線形
光学定数が得られるように、−Ｚ面を光学研磨し、その
上にプロトン（Ｈ+ ）交換阻止膜２００，例えば、厚さ
５０nmのＴａ膜を電子ビーム蒸着により形成する。
【００２６】工程（２）：上記処理基板のプロトン（Ｈ
+ ）交換阻止膜２００を通常のホトリソグラフィ技術を
用い、例えば、レジストパターンをマスクとしてＣＦ4
＋Ｏ 2 混合ガスによるリアクティブ・イオン・エッチン
グによって周期的なプロトン（Ｈ+ ）交換阻止層２を形
成する。プロトン（Ｈ+ ）交換阻止層２の周期として
は、例えば、巾３μm ，ピッチ６μm 程度の等間隔パタ
ーンにする。
+ ）交換阻止膜２００を通常のホトリソグラフィ技術を
用い、例えば、レジストパターンをマスクとしてＣＦ4
＋Ｏ 2 混合ガスによるリアクティブ・イオン・エッチン
グによって周期的なプロトン（Ｈ+ ）交換阻止層２を形
成する。プロトン（Ｈ+ ）交換阻止層２の周期として
は、例えば、巾３μm ，ピッチ６μm 程度の等間隔パタ
ーンにする。
【００２７】工程（３）：上記処理基板を容器５０に満
たしたプロトン（Ｈ+ ）交換液５，例えば、２６０℃の
ピロ燐酸に浸漬し、３０分間程度プロトン（Ｈ+ ）交換
処理を行ってプロトン（Ｈ+ ）交換層３を形成する。
たしたプロトン（Ｈ+ ）交換液５，例えば、２６０℃の
ピロ燐酸に浸漬し、３０分間程度プロトン（Ｈ+ ）交換
処理を行ってプロトン（Ｈ+ ）交換層３を形成する。
【００２８】工程（４）：上記処理基板を、例えば、Ｎ
ａＯＨ＋Ｈ2 Ｏ2 混合液で処理してプロトン（Ｈ+ ）交
換阻止層２，すなわち、Ｔａ膜パターンを溶解除去す
る。
ａＯＨ＋Ｈ2 Ｏ2 混合液で処理してプロトン（Ｈ+ ）交
換阻止層２，すなわち、Ｔａ膜パターンを溶解除去す
る。
【００２９】工程（５ａ）：上記処理基板をキューリ点
の直下、例えば、５９０〜５９５℃に加熱、例えば、１
５分間以内に上記所定の温度に上昇させて、プロトン
（Ｈ+ ）交換層３の領域の分極（図中、矢印で示した）
を反転させてそれぞれの領域に分極反転領域３０を形成
する。分極反転領域３０の深さは最高加熱温度や温度上
昇速度を調整することにより制御することができる。
の直下、例えば、５９０〜５９５℃に加熱、例えば、１
５分間以内に上記所定の温度に上昇させて、プロトン
（Ｈ+ ）交換層３の領域の分極（図中、矢印で示した）
を反転させてそれぞれの領域に分極反転領域３０を形成
する。分極反転領域３０の深さは最高加熱温度や温度上
昇速度を調整することにより制御することができる。
【００３０】工程（５ｂ）：上記処理基板をキューリ点
よりも低い温度、例えば、１００℃位低い温度（ＬｉＴ
ａＯ3 の場合には５００℃）で１０時間程度アニール処
理してプロトン（Ｈ+ ）の拡散処理を行う。これにより
光導波路となる部分のＨ+ 濃度が均一化される。すなわ
ち、屈折率分布が均一化される。なお、本アニール処理
は前記工程（５）の分極反転処理でＨ+ 濃度が充分均一
化されている場合には省略しても構わない。
よりも低い温度、例えば、１００℃位低い温度（ＬｉＴ
ａＯ3 の場合には５００℃）で１０時間程度アニール処
理してプロトン（Ｈ+ ）の拡散処理を行う。これにより
光導波路となる部分のＨ+ 濃度が均一化される。すなわ
ち、屈折率分布が均一化される。なお、本アニール処理
は前記工程（５）の分極反転処理でＨ+ 濃度が充分均一
化されている場合には省略しても構わない。
【００３１】工程（６）：上記処理基板の上にプロトン
（Ｈ+ ）交換阻止膜２００，例えば、厚さ５０nmのＴａ
膜を電子ビーム蒸着により形成する。
（Ｈ+ ）交換阻止膜２００，例えば、厚さ５０nmのＴａ
膜を電子ビーム蒸着により形成する。
【００３２】工程（７）：上記処理基板に対して、前記
工程（２）と同様の処理方法を用い周期的な分極反転領
域３０と交叉させてプロトン（Ｈ+ ）交換による光導波
路４を形成するためのスリット状の窓を開けたプロトン
（Ｈ+ ）交換阻止層１２を形成する。プロトン（Ｈ+ ）
交換阻止層１２のスリットは、例えば、３μm 程度にす
る。
工程（２）と同様の処理方法を用い周期的な分極反転領
域３０と交叉させてプロトン（Ｈ+ ）交換による光導波
路４を形成するためのスリット状の窓を開けたプロトン
（Ｈ+ ）交換阻止層１２を形成する。プロトン（Ｈ+ ）
交換阻止層１２のスリットは、例えば、３μm 程度にす
る。
【００３３】工程（８）：上記処理基板を前記工程
（３）と同様の処理により光導波路４となるプロトン
（Ｈ+ ）交換層（周囲よりも屈折率が0.02程度高くな
る）を形成する。
（３）と同様の処理により光導波路４となるプロトン
（Ｈ+ ）交換層（周囲よりも屈折率が0.02程度高くな
る）を形成する。
【００３４】工程（９）：上記処理基板上に残されたプ
ロトン（Ｈ+ ）交換阻止層１２，例えば、Ｔａ膜パター
ンを前記工程（６）記載と同様の処理により溶解除去す
れば、周期的な分極反転領域を有する本発明の導波路型
第２高調波発生素子３１が作製される。
ロトン（Ｈ+ ）交換阻止層１２，例えば、Ｔａ膜パター
ンを前記工程（６）記載と同様の処理により溶解除去す
れば、周期的な分極反転領域を有する本発明の導波路型
第２高調波発生素子３１が作製される。
【００３５】このようにして形成された導波路型第２高
調波発生素子３１は従来方法によるものに比較して、光
損傷に強く屈折率変動が小さく変換効率が高いことがわ
かった。
調波発生素子３１は従来方法によるものに比較して、光
損傷に強く屈折率変動が小さく変換効率が高いことがわ
かった。
【００３６】図４及び図５は本発明の別の実施例方法を
示す図（その１）及び（その２）で、主な工程を順に示
したものである。以下、図に従って説明する。
示す図（その１）及び（その２）で、主な工程を順に示
したものである。以下、図に従って説明する。
【００３７】工程（１）：強誘電体単結晶から切り出さ
れた基板１，例えば、厚さ0.5 nm，巾１０nm，長さ１５
nmの単一分極処理したＬｉＴａＯ3 の最も大きな非線形
光学定数が得られるように、−Ｚ面を光学研磨し、その
上にプロトン（Ｈ+ ）交換阻止膜２００Ａ，例えば、厚
さ１００nmのＴａ膜を電子ビーム蒸着により形成する。
れた基板１，例えば、厚さ0.5 nm，巾１０nm，長さ１５
nmの単一分極処理したＬｉＴａＯ3 の最も大きな非線形
光学定数が得られるように、−Ｚ面を光学研磨し、その
上にプロトン（Ｈ+ ）交換阻止膜２００Ａ，例えば、厚
さ１００nmのＴａ膜を電子ビーム蒸着により形成する。
【００３８】工程（２）：上記処理基板のプロトン（Ｈ
+ ）交換阻止膜２００Ａを通常のホトリソグラフィ技術
を用い、例えば、レジストパターンをマスクとしてＣＦ
4 ＋Ｏ2 混合ガスによるリアクティブ・イオン・エッチ
ングによって周期的なプロトン（Ｈ+ ）交換阻止層２Ａ
を形成する。プロトン（Ｈ+ ）交換阻止層２の周期とし
ては、例えば、ピッチ６μm であり、開口比が0.3 であ
る。
+ ）交換阻止膜２００Ａを通常のホトリソグラフィ技術
を用い、例えば、レジストパターンをマスクとしてＣＦ
4 ＋Ｏ2 混合ガスによるリアクティブ・イオン・エッチ
ングによって周期的なプロトン（Ｈ+ ）交換阻止層２Ａ
を形成する。プロトン（Ｈ+ ）交換阻止層２の周期とし
ては、例えば、ピッチ６μm であり、開口比が0.3 であ
る。
【００３９】工程（３）：上記処理基板を容器５０に満
たしたプロトン（Ｈ+ ）交換液５，例えば、２６０℃の
ピロ燐酸に浸漬し、３０分間程度プロトン（Ｈ+ ）交換
処理を行ってプロトン（Ｈ+ ）交換層３Ａを形成する。
たしたプロトン（Ｈ+ ）交換液５，例えば、２６０℃の
ピロ燐酸に浸漬し、３０分間程度プロトン（Ｈ+ ）交換
処理を行ってプロトン（Ｈ+ ）交換層３Ａを形成する。
【００４０】工程（４）：上記処理基板を、例えば、Ｎ
ａＯＨ＋Ｈ2 Ｏ2 混合液で処理してプロトン（Ｈ+ ）交
換阻止層２００Ａ，すなわち、Ｔａ膜パターンを溶解除
去する。
ａＯＨ＋Ｈ2 Ｏ2 混合液で処理してプロトン（Ｈ+ ）交
換阻止層２００Ａ，すなわち、Ｔａ膜パターンを溶解除
去する。
【００４１】工程（５ａ）：上記処理基板をキューリ点
の直下、例えば、５９０℃に加熱、例えば、１時間上記
所定の温度に上昇させて、プロトン（Ｈ+）交換層３Ａ
の領域の分極（図中、矢印で示した）を反転させてそれ
ぞれの領域に分極反転領域３０を形成する。プロトン交
換によっているため、分極反転領域３０Ａの深さは最高
加熱温度や温度上昇速度を調整することにより制御する
ことができる（Ｔｉ拡散によっては、この種の制御は困
難である）。
の直下、例えば、５９０℃に加熱、例えば、１時間上記
所定の温度に上昇させて、プロトン（Ｈ+）交換層３Ａ
の領域の分極（図中、矢印で示した）を反転させてそれ
ぞれの領域に分極反転領域３０を形成する。プロトン交
換によっているため、分極反転領域３０Ａの深さは最高
加熱温度や温度上昇速度を調整することにより制御する
ことができる（Ｔｉ拡散によっては、この種の制御は困
難である）。
【００４２】分極非反転領域３０Ｂの長さｌ1 はコヒー
レント長であり、本実施例では、1.5 μm である。分極
反転領域３０Ａの長さｌ2 は、4.5 μm である。
レント長であり、本実施例では、1.5 μm である。分極
反転領域３０Ａの長さｌ2 は、4.5 μm である。
【００４３】なお、位相整合に必要な分極反転の最低周
期Λは、次式 β（２ω）−２β（ω）＝２π／Λで表わされる。
期Λは、次式 β（２ω）−２β（ω）＝２π／Λで表わされる。
【００４４】ここで、β（２ω）は第２高調波の伝播定
数、 β（ω）は基本波の伝播定数、 である。
数、 β（ω）は基本波の伝播定数、 である。
【００４５】本実施例では、基本波の波長λF が８５０
nmであり、第２高調波の波長λSHが４２５nmである。
nmであり、第２高調波の波長λSHが４２５nmである。
【００４６】この場合、位相整合に必要な分極反転の最
低周期Λは、3.0 μm となる。
低周期Λは、3.0 μm となる。
【００４７】工程（５ｂ）：上記処理基板をキューリ点
よりも低い温度、例えば、１００℃位低い温度（ＬｉＴ
ａＯ3 の場合には５００℃）で１０時間程度アニール処
理してプロトン（Ｈ+ ）の拡散処理を行う。これにより
光導波路となる部分のＨ+ 濃度が均一化される。すなわ
ち、屈折率分布が均一化される。なお、本アニール処理
は前記工程（５）の分極反転処理でＨ+ 濃度が充分均一
化されている場合には省略しても構わない。
よりも低い温度、例えば、１００℃位低い温度（ＬｉＴ
ａＯ3 の場合には５００℃）で１０時間程度アニール処
理してプロトン（Ｈ+ ）の拡散処理を行う。これにより
光導波路となる部分のＨ+ 濃度が均一化される。すなわ
ち、屈折率分布が均一化される。なお、本アニール処理
は前記工程（５）の分極反転処理でＨ+ 濃度が充分均一
化されている場合には省略しても構わない。
【００４８】工程（６）：上記処理基板の上にプロトン
（Ｈ+ ）交換阻止膜２００，例えば、厚さ５０nmのＴａ
膜を電子ビーム蒸着により形成する。
（Ｈ+ ）交換阻止膜２００，例えば、厚さ５０nmのＴａ
膜を電子ビーム蒸着により形成する。
【００４９】工程（７）：上記処理基板に対して、前記
工程（２）と同様の処理方法を用い周期的な分極反転領
域３０と交叉させてプロトン（Ｈ+ ）交換による光導波
路４を形成するためのスリット状の窓を開けたプロトン
（Ｈ+ ）交換阻止層１２Ａを形成する。プロトン
（Ｈ+ ）交換阻止層１２Ａのスリットは、例えば、２μ
m 程度にする。
工程（２）と同様の処理方法を用い周期的な分極反転領
域３０と交叉させてプロトン（Ｈ+ ）交換による光導波
路４を形成するためのスリット状の窓を開けたプロトン
（Ｈ+ ）交換阻止層１２Ａを形成する。プロトン
（Ｈ+ ）交換阻止層１２Ａのスリットは、例えば、２μ
m 程度にする。
【００５０】工程（８）：上記処理基板を処理により光
導波路４となるプロトン（Ｈ+ ）交換層（周囲よりも屈
折率が0.02程度高くなる）を形成する。
導波路４となるプロトン（Ｈ+ ）交換層（周囲よりも屈
折率が0.02程度高くなる）を形成する。
【００５１】工程（９）：上記処理基板を、２５０℃の
ピロ燐酸に浸漬し、６０分間プロトン（Ｈ+ ）交換処理
を行なって、周囲よりも屈折率が0.02程度高くなったプ
ロトン（Ｈ+ ）交換層４Ａを形成する。
ピロ燐酸に浸漬し、６０分間プロトン（Ｈ+ ）交換処理
を行なって、周囲よりも屈折率が0.02程度高くなったプ
ロトン（Ｈ+ ）交換層４Ａを形成する。
【００５２】続いて、処理基板を３９０℃に２０分間加
熱してアニールし、深さｄ1 が１．８μm 程度の光導波
路４Ｂが形成される（図５及び図６参照）。
熱してアニールし、深さｄ1 が１．８μm 程度の光導波
路４Ｂが形成される（図５及び図６参照）。
【００５３】この後、上記処理基板上に残されたプロト
ン（Ｈ+ ）交換阻止層１２，例えば、Ｔａ膜パターンを
前記工程（６）記載と同様の処理により溶解除去するこ
とにより、図５及び図６に示す導波路型第２高調波発生
素子４０が作製される。
ン（Ｈ+ ）交換阻止層１２，例えば、Ｔａ膜パターンを
前記工程（６）記載と同様の処理により溶解除去するこ
とにより、図５及び図６に示す導波路型第２高調波発生
素子４０が作製される。
【００５４】このようにして形成された導波路型第２高
調波発生素子は従来方法によるものに比較して、光損傷
に強く屈折率変動が小さく変換効率が高いことがわかっ
た。
調波発生素子は従来方法によるものに比較して、光損傷
に強く屈折率変動が小さく変換効率が高いことがわかっ
た。
【００５５】次に、上記の作成された導波路型第２高調
波発生素子４０の構成及び特性について説明する。
波発生素子４０の構成及び特性について説明する。
【００５６】図６に示すように、分極反転領域３０Ａの
断面形状は、前記のようにプロトン（Ｈ+ ）交換を行っ
て形成している関係上、略半円形となっている。即ち、
光導波路４Ｂの長手方向上の寸法に略対応して、深さが
深くなっている。
断面形状は、前記のようにプロトン（Ｈ+ ）交換を行っ
て形成している関係上、略半円形となっている。即ち、
光導波路４Ｂの長手方向上の寸法に略対応して、深さが
深くなっている。
【００５７】この分極反転領域３０Ａの最大深さｄ2 は
約2.2 μm である。分極反転領域３０Ａは、光導波路４
Ｂより深く、光導波路４Ｂを完全に占めている。
約2.2 μm である。分極反転領域３０Ａは、光導波路４
Ｂより深く、光導波路４Ｂを完全に占めている。
【００５８】素子４０のうち光導波路４Ｂの部分におい
て、分極非反転領域３０Ｂの長さｌ 1 は1.5 μm ，分極
反転領域３０Ａの長さｌ2 は4.5 μm である。
て、分極非反転領域３０Ｂの長さｌ 1 は1.5 μm ，分極
反転領域３０Ａの長さｌ2 は4.5 μm である。
【００５９】前記のように、位相整合に必要な最低周期
Λmin は、３．０μm である。
Λmin は、３．０μm である。
【００６０】よって、上記の分極反転周期Λ1 は、上記
最低周期Λmin の２倍の長さである。
最低周期Λmin の２倍の長さである。
【００６１】また、長さｌ2 と長さｌ1 との比は、３：
１である。
１である。
【００６２】上記２倍の「２」をｎとすると、３：１
は、２ｎ−１：１で表わされる比である。
は、２ｎ−１：１で表わされる比である。
【００６３】従って、光導波路４Ｂ内を伝播する基本波
は、３：１の長さ比である分極反転領域３０Ａを必ず透
過して伝播する。
は、３：１の長さ比である分極反転領域３０Ａを必ず透
過して伝播する。
【００６４】この結果、擬似位相整合が正常に行われ、
第２高調波出力Ｐ2ωは、図３中、で示すように効率
良く発生する。
第２高調波出力Ｐ2ωは、図３中、で示すように効率
良く発生する。
【００６５】図８は規格化変換効率を示す。
【００６６】図９に示すように、分極反転領域６１と分
極非反転領域６２とが長さが共に1.5 μm であり、分極
反転周期が位相整合に必要な最低周期である第２高調波
発生素子６０の場合には、分極反転領域６１が光導波路
６３の表面近傍にとどまり、光導波路６３のうち十分に
深い部分にまで到らない。
極非反転領域６２とが長さが共に1.5 μm であり、分極
反転周期が位相整合に必要な最低周期である第２高調波
発生素子６０の場合には、分極反転領域６１が光導波路
６３の表面近傍にとどまり、光導波路６３のうち十分に
深い部分にまで到らない。
【００６７】このため、光導波路を伝播する基本波のう
ち一部は、分極反転領域を外れて伝播することになり、
擬似位相整合が予定通り行われなくなる。
ち一部は、分極反転領域を外れて伝播することになり、
擬似位相整合が予定通り行われなくなる。
【００６８】この結果、上記構成の第２高調波発生素子
の規格化変換効率は、図８中、ヒストグラム５０で示す
ように、低い。
の規格化変換効率は、図８中、ヒストグラム５０で示す
ように、低い。
【００６９】これに対し、図６及び図７に示す第２高調
波発生素子４０にあっては、前記のように擬似位相整合
が正常に且つ効率良く行われるため、規格化変換効率
は、図８中、ヒストグラム５１で示すように、約４０％
／Ｗｃｍ2 ）と高い。
波発生素子４０にあっては、前記のように擬似位相整合
が正常に且つ効率良く行われるため、規格化変換効率
は、図８中、ヒストグラム５１で示すように、約４０％
／Ｗｃｍ2 ）と高い。
【００７０】図１０は、前記のｎが「３」の場合の実施
例である第２高調波発生素子７０を示す。
例である第２高調波発生素子７０を示す。
【００７１】分極非反転領域７１の長さｌ3 はコヒーレ
ント長である。
ント長である。
【００７２】分極反転領域７２は、プロトン（Ｈ+ ）交
換により形成したものであり、長さｌ4 は7.5 μm であ
る。
換により形成したものであり、長さｌ4 は7.5 μm であ
る。
【００７３】長さｌ4 とｌ3 との比は、５：１である。
【００７４】この素子７０も、図８中のヒストグラム５
０に近い規格化変換効率を有する。
０に近い規格化変換効率を有する。
【００７５】なお、以上の実施例では基板１としてＬｉ
ＴａＯ3 を用い、また、プロトン（Ｈ+ ）交換阻止膜２
００としてＴａ膜を、プロトン（Ｈ+ ）交換液５として
ピロ燐酸を使用したが、これに限るものではなく本発明
の趣旨に沿うものであればその他の素材、例えば、ＫＴ
Ｐなどを用いてもよく、さらに、プロセスの細部につい
ても適宜類似の技術を用いて本発明方法を構成してよい
ことは言うまでもない。
ＴａＯ3 を用い、また、プロトン（Ｈ+ ）交換阻止膜２
００としてＴａ膜を、プロトン（Ｈ+ ）交換液５として
ピロ燐酸を使用したが、これに限るものではなく本発明
の趣旨に沿うものであればその他の素材、例えば、ＫＴ
Ｐなどを用いてもよく、さらに、プロセスの細部につい
ても適宜類似の技術を用いて本発明方法を構成してよい
ことは言うまでもない。
【００７６】
【発明の効果】以上述べたように、請求項１の発明によ
れば強誘電体単結晶、例えば、ＬｉＴａＯ3 単結晶の表
面に周期的なプロトン（Ｈ+ ）交換層３を形成したあと
キューリ点直下まで加熱して、周期的分極反転層３０を
形成し、必要によりアニール処理を行って分極反転層３
０の中のＨ+ を拡散させＨ+ 濃度の均一化、すなわち、
屈折率分布の均一化を行っているので、屈折率の変動に
基づく光の散乱が防止できるのである。しかも、光導波
路４の形成にＴｉの拡散やＬｉの結晶外への拡散といっ
た手段を用いずにプロトン（Ｈ+ ）交換法を用いている
ので、光損傷の発生の閾値が高く高調波発生の変換効率
が高く維持できる。また、分極反転領域３０の形成はキ
ューリ点以下の温度で行われるのでキューリ点の低い結
晶にも適用でき、導波路化第２高調波発生素子の性能、
品質の向上に寄与するところが極めて大きい。
れば強誘電体単結晶、例えば、ＬｉＴａＯ3 単結晶の表
面に周期的なプロトン（Ｈ+ ）交換層３を形成したあと
キューリ点直下まで加熱して、周期的分極反転層３０を
形成し、必要によりアニール処理を行って分極反転層３
０の中のＨ+ を拡散させＨ+ 濃度の均一化、すなわち、
屈折率分布の均一化を行っているので、屈折率の変動に
基づく光の散乱が防止できるのである。しかも、光導波
路４の形成にＴｉの拡散やＬｉの結晶外への拡散といっ
た手段を用いずにプロトン（Ｈ+ ）交換法を用いている
ので、光損傷の発生の閾値が高く高調波発生の変換効率
が高く維持できる。また、分極反転領域３０の形成はキ
ューリ点以下の温度で行われるのでキューリ点の低い結
晶にも適用でき、導波路化第２高調波発生素子の性能、
品質の向上に寄与するところが極めて大きい。
【００７７】請求項４の発明によれば、規格化変換効率
の高い導波路型第２高調波発生素子を製造することが出
来る。
の高い導波路型第２高調波発生素子を製造することが出
来る。
【００７８】請求項５の発明によれば、規格化変換効率
の向上を図ることが出来る。
の向上を図ることが出来る。
【図１】本発明の一の実施例方法を示す図（その１）で
ある。
ある。
【図２】本発明の一の実施例方法を示す図（その２）で
ある。
ある。
【図３】第２高調波出力特性を示す図である。
【図４】本発明の別の実施例方法を示す図（その１）で
ある。
ある。
【図５】本発明の別の実施例方法を示す図（その２）で
ある。
ある。
【図６】図４及び図５の製造方法により製造された第２
高調波発生素子の斜視図である。
高調波発生素子の斜視図である。
【図７】図６中、VII −VII 線に沿う断面図である。
【図８】図６の素子の特性を図９の素子の特性と比較し
て示す図である。
て示す図である。
【図９】分極反転周期が位相整合に必要な最低周期であ
る第２高調波発生素子を示す図である。
る第２高調波発生素子を示す図である。
【図１０】本発明の別の実施例の第２高調波発生素子を
示す図である。
示す図である。
【図１１】光導波路型第２高調波発生素子の例を示す図
である。
である。
【図１２】従来の部分的分極反転領域の形成方法の例を
示す図である。
示す図である。
１ 基板
２，２Ａ，１２ プロトン（Ｈ+ ）交換阻止層
３，３Ａ プロトン（Ｈ+ ）交換層
４，４Ｂ 光導波路
５ プロトン（Ｈ+ ）交換液
３０，３０Ａ，７０ 分極反転領域
３０Ｂ，７１ 分極非反転領域
３１，４０，７０ 導波路型第２高調波発生素子
２００，２００Ａ プロトン（Ｈ+ ）交換阻止膜
Claims (5)
- 【請求項１】 強導電体単結晶から切り出された基板
（１）の表面に周期的なプロトン（Ｈ+ ）交換阻止層
（２）を形成する工程と、前記プロトン（Ｈ+ ）交換阻
止層（２）が形成されていない部分の基板（１）表面に
プロトン（Ｈ+ ）交換層（３）を形成する工程と、前記
基板（１）をキューリ点直下の温度に上昇させ前記プロ
トン（Ｈ+ ）交換層（３）の分極を反転させて周期的な
分極反転領域（３０）を形成する工程と、前記分極反転
領域（３０）と交叉するようにプロトン（Ｈ+ ）交換に
よる光導波路（４）を形成する工程とを少なくとも含む
ことを特徴とした導波路型第２高調波発生素子の製造方
法。 - 【請求項２】 前記分極反転領域（３０）の形成後に前
記基板（１）をアニール処理してプロトン（Ｈ+ ）の拡
散処理を行うことを特徴とした請求項１記載の導波路型
第２高調波発生素子の製造方法。 - 【請求項３】 前記分極反転領域（３０）を形成するた
めのキューリ点直下までの温度上昇時間が１５分以内で
あることを特徴とした請求項１または２記載の導波路型
第２高調波発生素子の製造方法。 - 【請求項４】 強導電体単結晶から切り出された基板
（１）の表面にプロトン（Ｈ+ ）交換阻止層（２）を、
一周期の長さが位相整合に必要な最低周期のｎ倍（ｎは
２以上の整数）の長さであり、該交換阻止層が存在する
部分の長さに対する該交換阻止層が存在しない部分の長
さの比を所定の値として形成する工程と、 前記プロト
ン（Ｈ+ ）交換阻止層（２）が形成されていない部分の
基板（１）表面にプロトン（Ｈ+ ）交換層（３）を形成
する工程と、前記基板（１）をキューリ点直下の温度に
上昇させ前記プロトン（Ｈ+ ）交換層（３）の分極を反
転させて、分極反転周期が位相整合に必要な最低周期の
ｎ倍（ｎは２以上の整数）の長さであり、反転領域部
（３０Ａ，７０）と非反転領域部（３０Ｂ，７１）との
長さの比が実質上（２ｎ−１）：１である周期的な分極
反転領域（３０Ａ）を形成する工程と、前記分極反転領
域（３０Ａ）と交叉するようにプロトン（Ｈ+ ）交換に
よる光導波路（４Ｂ）を形成する工程とを含むことを特
徴とした導波路型第２高調波発生素子の製造方法。 - 【請求項５】 強誘電体単結晶から切り出された基板
（１）の表面に、選択的なプロトン交換を行ない続いて
熱処理を行うことによって形成されたものであって、分
極反転周期が位相整合に必要な最低周期のｎ倍（ｎは２
以上の整数）の長さであり、反転領域部（３０Ａ，７
０）と非反転領域部（３０Ｂ，７１）との長さの比が実
質上（２ｎ−１）：１である周期的な分極反転領域（３
０Ａ）を有し、且つ、前記分極反転領域（３０Ａ）と交
叉する光導波路（４Ｂ）を有する構成としたことを特徴
とした導波路型第２高調波発生素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3243722A JP2750231B2 (ja) | 1990-11-05 | 1991-09-24 | 導波路型第２高調波発生素子の製造方法 |
| US07/787,430 US5249191A (en) | 1990-11-05 | 1991-11-04 | Waveguide type second-harmonic generation element and method of producing the same |
| DE69129000T DE69129000T2 (de) | 1990-11-05 | 1991-11-05 | Verfahren zur Herstellung einer Wellenleitervorrichtung zur Erzeugung der zweiten Harmonischen |
| EP91310206A EP0485159B1 (en) | 1990-11-05 | 1991-11-05 | Method of producing a waveguide type second-harmonic generation element |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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