JPH05289132A - 半導体レーザ光源一体型光導波路装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体レーザ光源と光導波路との一体化を容
易かつ正確に行うことができるようにする。 【構成】 表面から光導波路１５の光入射端１５ａの中
心軸までの距離を、半導体レーザ１の表面から発光端２
ａの中心軸までの距離と一致させてこの光導波路素子２
１と半導体レーザ１とをその光入射端１５ａと発光端２
ａとを近接対向させて光学的に結合して機械的に一体化
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ光源一体
型光導波路装置とその製造方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば光集積回路において、強誘
電体基板に形成された光導波路に、半導体レーザ光源か
らのレーザ光を入射する態様がしばしば採られる。

【０００３】また、周波数ωの基本波を導入して２ωの
周波数の第２高調波の光を発生する光第２高調波発生素
子（以下ＳＨＧ素子という）を用い、これの基本波光源
としての半導体レーザと組合せることによって例えば近
赤外光を緑色光の短波長光に変換して短波長光源とする
ことができる。この場合、単一波長光の実現可能の波長
範囲の拡大化をはかることができ、例えばこの短波長光
源を用いることによって光記録再生、光磁気記録再生等
においてその記録密度の向上、解像度の向上をはかるこ
とができる。

【０００４】このＳＨＧ素子において、光導波路中に光
の閉じ込めを行う光導波路型ＳＨＧ素子は、バルク型Ｓ
ＨＧ素子に比して高効率化がはかられる。さらに、ＳＨ
Ｇ素子例えば光導波路型ＳＨＧ素子において、その光導
波方向に周期的に分極が反転する周期分極反転構造部い
わゆるドメイン反転構造部を設け、位相周期を基本波の
波長に対応して選定することによって高出力化がはから
れることが知られている。

【０００５】上述したように単一波長光の短波長光源、
その他の例えば光集積回路において、半導体レーザ光源
と光導波素子とが組合せられて用いられる構成を採る場
合、両者を所定の位置関係に設定して光学的に結合させ
機械的に一体化する構成とした半導体レーザ光源一体型
光導波路装置を構成することが望まれる。

【０００６】しかしながら、一般に図１４に示すよう
に、半導体レーザ１は、その発光端２ａが半導体レーザ
１の表面１ａから所要の距離Ｈ₁ 、一般にＨ₁ ≧３μｍ
を有する。

【０００７】すなわち、この半導体レーザ１は、例えば
半導体サブストレイト３上に必要に応じて例えばバッフ
ァ層４を介してクラッド層５が形成され、これの上に活
性層６が形成され、これの上にクラッド層７、さらに例
えばキャップ層８が形成されて、これの表面に形成した
絶縁層９に穿設された電極窓９_W を通じて一方の電極１
０がオーミックに被着されて成る。

【０００８】そしてこの電極１０側においてヒートシン
ク等の例えばサブマウント１１に電気的及び機械的にマ
ウントされるものであり、この場合共振器を構成する例
えば活性層６の端面よりなる発光端２ａの中心軸の、表
面１ａからの距離Ｈ₁ は、上述したようにＨ₁ ≧３μｍ
という或る距離を隔てた位置にある。

【０００９】一方、光導波路素子は、その光導波路が一
般に強誘電体の表面に臨んで形成される。特に、周期分
極反転構造部を有するＳＨＧ素子による光導波路素子を
用いるときは、従来一般の周期分極反転構造部が表面領
域にしか形成できないことから必然的に光導波路は表面
に形成されることになる。したがって、この種の光導波
路素子の光導波路入射端の中心軸と半導体レーザ光源の
発光端における中心軸との位置合わせは煩雑となり、特
に半導体レーザと光導波路素子との間に光ファイバー、
集束レンズ系等を介在させない構造を採る場合において
高精度にしたがって高効率の半導体レーザ光源一体型光
導波路装置を構成しにくいという課題がある。

【００１０】すなわち、上述の周期分極反転構造部の形
成方法としてＴｉ拡散法による分極反転制御方法が知ら
れている。このＴｉ拡散分極反転制御方法は図１５にそ
の一製造工程の略線的拡大断面図を示すように、全面的
にｃ軸方向にすなわち図１５において矢印ｄで示す分極
方向に単分域化されたＬＮ（ＬｉＮｂＯ₃ ）からなる強
誘電体１２の、＋ｃ面上にＴｉパターン膜１３を例えば
ピッチＰを５μｍ、幅Ｗを２．５μｍとして平行帯状パ
ターンに被着形成する。

【００１１】そして、この状態で例えば１１００℃程度
の加熱を行ってパターン膜１３のＴｉを強誘電体１２中
に拡散させ、図１６に示すように分極反転領域１４を周
期的に形成する。

【００１２】ところが、この方法による場合、分極反転
領域１４の屈折率が変化したり、また分極反転領域１４
のピッチＰに対してその深さＤが小であり、かつその分
極反転領域は断面３角形状となって形状の制御性に劣
る。

【００１３】したがって、このような方法によって周期
分極反転構造部を形成する場合、特にその光導波路は表
面側に必然的に設けられることから、前述したように半
導体レーザと一体化する場合において、その光入射端に
おける中心軸とレーザ光源の発光端における中心軸との
上下関係の位置合わせが必要となり、その組立てが煩雑
となり、また精度に問題が生じて半導体レーザ光源を用
いた効率の高い光導波路装置が得難いという課題があ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、半導体レー
ザ光源と、光導波路との一体化を容易かつ正確に行うこ
とができるようにして製造の簡易化したがって量産性の
向上、特性の向上をはかることができるようにした半導
体レーザ光源一体型光導波路装置とその製造方法を提供
するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の１は、図１にそ
の一例の拡大断面図を示すように、強誘電体１２に光導
波路１５が設けられた光導波路素子２１と、半導体レー
ザ１とが、光導波路１５の光入射端１５ａに半導体レー
ザ１の発光端２ａを近接対向させて機械的に一体化す
る。そして、その光導波路素子２１が、その表面から光
導波路１５の光入射端１５ａの中心軸までの距離Ｈ
₂ を、半導体レーザ１の表面から発光端２ａの中心軸ま
での距離Ｈ₁ と一致させる。

【００１６】また、本発明の他の１においては、光導波
路素子２１が波長変換機能を有するすなわちＳＨＧ素子
とする。

【００１７】また本発明の他の１は、半導体レーザ１と
して、縦モードがシングルモードの半導体レーザによっ
て構成する。

【００１８】また、本発明の製造方法においては、単分
域化された強誘電体１２に、光導波路１５を形成する工
程と、その後またはその前に深く分極反転された周期分
極反転構造部を形成する工程とを採る。そして、その周
期分極反転構造部の形成工程を、図２または図３にその
斜視図を示すように、強誘電体１２に少なくとも一方が
最終的に得る周期分極反転構造部の周期パターンに対応
するパターンとされた第１及び第２の電極６１，６２を
設け、これら第１及び第２の電極６１及び６２間に１ｋ
Ｖ／ｍｍ〜１００ｋＶ／ｍｍの電界を印加して電極パタ
ーンに対応するパターンの周期分極反転構造部を形成す
る。

【００１９】また、本発明製造方法の他の１において
は、単分域化された強誘電体１２に光導波路１５を形成
する工程と、特にその後に深く分極反転された周期分極
反転構造部を形成する工程とを有し、この周期分極反転
構造部の形成工程を同様に図２または図３に示すよう
に、強誘電体１２に少なくとも一方が最終的に得る周期
分極反転構造部の周期パターンに対応するパターンとさ
れた第１及び第２の電極６１及び６２を対向して設け、
これら第１及び第２の電極６１及び６２間に、１ｋＶ／
ｍｍ〜１００ｋＶ／ｍｍの電界を特に３００℃以下望ま
しくは１５０℃未満の温度下で印加して電極パターンに
対応するパターンの周期分極反転構造部を形成する。

【００２０】

【作用】上述したように本発明においては、光導波路素
子２１と半導体レーザ１とが一体化した光導波路装置を
構成するものであるが、特に本発明においては、その光
導波路素子２１として強誘電体１２にその表面から光導
波路１５の光入射端１５ａの中心軸までの距離Ｈ₂ を、
半導体レーザ１における表面から発光端２ａの中心軸ま
での距離Ｈ₁ と一致させた構成とするので、両者を例え
ば共通の一平面上の基板にそれぞれ同一厚さ、組成等の
接着剤、半田等によって並置載置することによって、そ
の半導体レーザ１の発光端２ａの中心軸と光導波路素子
２１の光導波路１５の光入射端１５ａの中心軸とを少な
くともその高さ位置すなわち上下位置において一致させ
ることができるので、その両軸心の位置合わせが極めて
簡便化され、また正確にその位置設定を行うことができ
る。

【００２１】そして、このように本発明においては、光
導波路素子２１としてその光導波路１５がその表面２１
ａから入り込んでその中心軸位置がＨ₂ を保持した位置
に配置するものであるが、これはこの光導波路素子２１
が、周期反転構造部を有するＳＨＧ素子である場合にお
いても、上述の本発明方法によるとき、その周期分極反
転構造部を表面２１ａから例えば強誘電体の全厚さにわ
たる広範囲にかつ優れた形状制御性をもって形成し得る
ことから光導波路の形成位置を表面２１ａから入り込ん
だ埋め込み型構成とし得るものである。

【００２２】上述したように本発明方法によるときは、
優れた形状制御性をもってまた強誘電体の深い領域にわ
たってすなわち例えば全厚さにわたって形成することが
できるのは、次に述べる理由によるものと思われる。す
なわち、一般的にはＬＮ単結晶のような高電圧を印加す
ると結晶が破壊される強誘電体においては結晶破壊が生
じない程度の電圧を印加しても分極反転が生じないとさ
れており、従来は結晶破壊を生じさせない程度の比較的
低い電圧の印加によって分極反転を生じさせるために、
その抗電界を下げるために高温下において比較的低い電
圧すなわち例えば数Ｖ／ｍｍ〜数１００Ｖ／ｍｍ程度の
電圧を印加して分極反転を形成している。

【００２３】しかしながら、結晶破壊は、実際は電圧印
加を行う電極の形状、その他電極幅等に依存することが
究明された。すなわち、このような結晶破壊は、圧電効
果にらるもので、対象とする強誘電体に応じて電極幅等
を適切に選定することによって、具体的には上述の周期
分極反転構造部の周期等において電極付近に発生する応
力を分散させることができ、試料の力学的破壊すなわち
結晶破壊を生じさせることなく強誘電体の分極反転を行
うことができるのである。

【００２４】また本発明方法では、単分域化された強誘
電体に、その分極方向に第１及び第２の電極を対向配置
し両電極間に電圧を印加するものであるが、このとき強
誘電体の自発分極の向きに対して垂直方向に生じる電界
成分を小として、圧電効果によって生じる応力の発生を
小とすることによって結晶歪みや結晶破壊を抑制するこ
とができるものである。

【００２５】さらに、また本発明において、その半導体
レーザ１として縦モードがシングルモード即ち単一波長
の半導体レーザを用い、これを光導波路素子２１の光導
波路１５の光入射端１５ａに近接対向する場合において
はその光導波路入射端面に行う無反射コーティングは、
これを省略もしくはその条件精度をさほど高く選定しな
い場合においても、半導体レーザの波長を安定させたま
ますなわち戻り光による多モード発振等の不安定性を招
来することなくシングルモードとして光導波路１５に導
波させることができることが究明された。

【００２６】

【実施例】本発明による半導体レーザ光源一体型光導波
路装置とその製造方法の各実施例を詳細に説明する。

【００２７】この場合、半導体レーザ１は、図１５で説
明したように、その発光端２ａの中心軸の半導体レーザ
１の実質的表面１ａからの距離が、所要の距離Ｈ₁ を有
するものとする。

【００２８】本発明においては、図１に示すように、共
通の基板３２の共通の平坦面３１ａ上に半導体レーザ１
と光導波路素子２１とをそれぞれの発光端２ａと、光導
波路１５の光入射端１５ａとの各中心軸が一致するよう
にして互いに近接対向させる。

【００２９】光導波路素子２１は、単分域化された強誘
電体１２によって構成される。この強誘電体１２は、例
えばＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ₄ ）、ＬＮ（ＬｉＮｂ
Ｏ₃ ）、ＬｉＴａＯ₃ 等の非線形光学材料の単結晶例え
ばＬＮ単結晶によって構成される。

【００３０】この強誘電体１２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
て一定の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軸方向に揃えて行った。

【００３１】まず、半導体レーザ１と光導波路素子２１
との機械的一体化に先立って光導波路素子２１を作製す
る方法について説明する。この場合図２に示すように例
えばＬＮのＺ基板（Ｃ基板）より成り、厚さが例えば
０．１ｍｍの強誘電体１２が、厚さ方向に全面的に単分
域化されてなる場合で、その分極の正側の主面１２Ｓ上
にＡｌ等よりなる例えば櫛歯状パターンにパターニング
された第１の電極６１を被着形成し、分極の負側の裏面
１２Ｒにも同様にＡｌ等よりなる櫛歯状パターンの第２
の電極６２を被着形成する。これら電極６１及び６２の
それぞれの櫛歯パターンは、互いに正対するように被着
形成する。この場合その櫛歯の幅Ｗは例えば５μｍ、ピ
ッチＰは例えば１０μｍ程度とされる。

【００３２】第１及び第２の電極６１，６２の一方例え
ば電極６２は、図３に示すように全面的に形成すること
もできる。

【００３３】尚、各図において自発分極の方向を矢印
（先端が正）で示し、分極反転領域の分極方向を矢印ｈ
で示す。そして、３００℃以下望ましくは１５０℃未満
の例えば室温において第１及び第２の電極６１及び６２
間に強誘電体１２の自発分極の正側の第１の電極２１が
正電位、負側の第２の電極が負電位となるように、電源
２５によって２ｋＶ／ｍｍ〜１００ｋＶ／ｍｍの例えば
１０ｋＶ／ｍｍの電圧を印加する。このようにすると、
第１の電極６１の櫛歯先端部から延長する分極反転領域
２６が生じる。すなわち第１の電極６１の櫛歯のパター
ンに対応するパターンの周期的な分極反転領域２６が結
晶破壊をほとんど生じることなく強誘電体１２の全厚さ
に渡って形成することができた。電極６１及び６２は必
要に応じて除去する。

【００３４】そして、強誘電体１２の全厚さにわたって
分極反転領域２６が所要の間隔を保持して周期的に形成
されて成る周期分極反転構造部３６を横切って図４に示
すように、その主面１２Ｓから所要の距離Ｈ₂ だけ入り
込んだ位置に中心軸があるすなわち埋め込まれた光導波
路１５を形成する。

【００３５】この光導波路１５の形成方法を図５を参照
して説明する。まず、図５Ａに示すように強誘電体１２
の主面１２Ｓ上の、最終的に光導波路１５を形成すべき
部分上に、そのパターンに応じた窓２７Ｗを有するＰ
ｔ，Ｔａ等のマスク２７を被着形成する。

【００３６】このようにマスク２７が形成された強誘電
体１２を安息香酸及び燐酸あるいはピロ燐酸中に数分か
ら数時間浸漬し窓２７Ｗを通じて強誘電体１２中にその
表面１２Ｓから所要の深さにわたる厚さをもって図５Ｂ
に示すようにプロトン交換層２８を形成する。

【００３７】次に、図５Ｃに示すように、さらに強誘電
体１２を１５０℃〜２５０℃に加熱された安息香酸リチ
ウム及び燐酸リチウムあるいはピロ燐酸リチウム及びス
テアリン酸リチウム等のリチウムイオンを大量に有する
液中に数分〜数時間浸漬して窓２７Ｗを通じてプロトン
交換層２８の表面部の水素イオンをさらにリチウムイオ
ンに置換したリチウム追拡散層２９を形成する。このＬ
ｉの追拡散によってプロトン交換すなわち水素イオンに
よる置換によって高屈折率化された表面層を元のＬｉの
屈折率に近づける。

【００３８】さらに例えばこれらの２工程の後あるいは
これらの２工程の間すなわちプロトン交換からＬｉイオ
ン拡散間において光導波路のアニール工程を調整し、図
５Ｄに示すように、強誘電体１２の主面１２Ｓから所定
の距離Ｈ₂ 入り込んだ位置に中心が存在する光導波路１
５を形成することができる。

【００３９】尚、上述した例においては、図４で示すよ
うに強誘電体１２の厚さ方向に分極反転領域２６を形成
してすなわち強誘電体１２としてその厚さ方向にｃ軸方
向を有するいわゆるＺ板を用いた場合であるが、図６に
示すように強誘電体１２のｃ軸方向を板面方向に選定
し、この方向に分極反転領域２６を形成させた周期分極
反転構造部３６を形成することができる。

【００４０】この場合においても周期分極反転領域２６
を横切る方向に光導波路１５を前述したと同様の方法に
よって形成することができる。このように強誘電体の面
方向に分極反転を形成する方法としては、例えば図７に
示すように、強誘電体１２に凸部すなわちリッジ２８を
形成する。このリッジ２８の長手方向は強誘電体１２の
自発分極ｄの方向に直交するように選定され、その長手
方向の側面が分極の正側よりなる側面２８Ａと、負側よ
りなる側面２８Ｂとにより構成される。この側面２８Ａ
及び２８Ｂ上と、これらに隣り合う底面２８Ｃにわたっ
てそれぞれ互いに対向する櫛歯状パターンの第１及び第
２の電極６１及び６２を被着形成する。

【００４１】そして、これら第１及び第２の電極６１及
び６２間に電源２５を第１の電極６１側が正電位、第２
の電極６２側が負電位となるように例えば１０ｋＶ／ｍ
ｍの電圧を印加してリッジ２８に分極反転領域２６を形
成してリッジの長手方向に周期分極反転構造部３６を形
成する。

【００４２】このように強誘電体１２にリッジ２８を形
成し、また第１及び第２の電極６１及び６２を形成する
方法の一例を、図８を参照して説明する。

【００４３】この場合、図８Ａに示すように強誘電体１
２の分極反転を形成すべき主面１２Ｓ上にレジスト４３
を全面的に塗布、ベークした後Ｎｉ，Ｃｒ等よりなるマ
スク層４２を蒸着、スパッタリング等によって被着し、
さらにこれの上にレジスト４３を塗布、ベークした後リ
ッジ２８を最終的に形成すべき部分上にレジスト４３が
残るように、すなわちこの場合矢印ｄで示す分極方向に
所要の幅を有し図８の紙面に対して直交する方向を長手
方向とするパターンにフォトリソグラフィ等の適用によ
ってパターニングする。

【００４４】そして、図８Ｂに示すようにＲＩＥ（反応
性イオンエッチング）等の異方性エッチングによりレジ
スト４３をマスクとして、マスク層４２とレジスト４１
をパターニングする。

【００４５】続いて図８Ｃに示すように、ＲＩＥ等の異
方性エッチングによってマスク層４２をマスクとして強
誘電体１２を主面１２Ｓ上からエッチングして側面２８
Ａ及び２８Ｂとこれに隣接する底面２８Ｃとを露出さ
せ、リッジ２８を形成する。そして、さらに図８Ｄに示
すように、Ａｌ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｋ，Ｌｉ等の例えばＡｌ
よりなる金属層４４をリッジ２８上を覆って全面的に蒸
着、スパッタリング等によって被着形成する。

【００４６】次に、ＲＩＥ等の異方性エッチングによっ
て図７で説明した櫛歯状パターンにこの金属層４４をパ
ターニングした後、アセトン等の溶剤に浸してレジスト
４１を除去することにより図８Ｅに示すようにリッジ２
８上の金属層４４のみをリフトオフして側面２８Ａ及び
２８Ｂからそれぞれその両側の底面２８Ｃに隣接する櫛
歯状の第１及び第２の電極６１及び６２を形成する。

【００４７】このようにして形成したリッジ２８を挟む
両電極６１及び６２間に前述した電圧印加を行うことに
よってこのリッジ２８の幅方向に分極反転を生じさせて
リッジ２８の長手方向に、つまり強誘電体１２の面方向
に周期分極反転構造を形成することができる。

【００４８】そして、このように、強誘電体１２にリッ
ジ２８を形成して、その側面２８Ａ及び２８Ｂに電極を
被着して電圧印加を施す場合は、自発分極に対して平行
ではない電界成分、即ち分極反転に直接影響のない電界
成分を大幅に減少させることができる。ＬＮ結晶等の強
誘電体材料では、このような自発分極の生じる方向に平
行でない電界成分が材料に与える応力が大であるため、
このような電界成分を減少させることによって、強誘電
体材料の結晶破壊を防ぐことができる。

【００４９】この場合、上述した分極反転形成のための
電圧印加工程の前あるいは後に前述したリッジ２８に光
導波路１５を形成することができる。このようにして基
板の面方向に沿う図６に示した光導波路素子を構成する
ことができる。

【００５０】さらに、図９は周期分極反転構造部３６の
形成方法の他の例を示すもので、この場合矢印ｄで示す
ように、面方向に単分域化された強誘電体１２を用いた
場合で、その一主面１２Ｓ上の分極方向に第１及び第２
の電極６１及び６２を配置する。

【００５１】この場合第１及び第２の電極６１及び６２
は共に例えばＡｌを蒸着、スパッタリング等により被着
した後例えば櫛歯状にパターニングされて形成される。

【００５２】このような構成において前述したと同様に
３００℃未満、望ましくは１５０℃未満例えば室温にお
いて前述したように１ｋＶ／ｍｍ〜１００ｋＶ／ｍｍ例
えば１０ｋＶ／ｍｍの電圧を印加することによって分極
反転構造部３６を形成することができた。

【００５３】また、図９で説明した例においては、第１
及び第２の電極６１及び６２の櫛歯先端部の形状を図１
０Ａにその上面図を示すように方形状としたが、その他
図１０Ｂ，Ｃ，Ｄに示すように先端部を先細にあるいは
円弧状にあるいは櫛歯状に形成することができる。そし
て電極の先端部を櫛歯状等に微細化することにより、よ
り効果的に結晶破壊を防ぐようにすることができる。す
なわち、電極近傍で圧電効果により蓄積された応力や歪
みを電極の被着されていない部分で解放することができ
圧電効果による結晶破壊いわゆるピエゾ破壊を防ぐこと
ができる。つまり、電極のない部分の試料が緩衝材とし
て働き電極近傍でたまった歪みを取るのでピエゾ破壊に
至る応力が試料中に広範囲にわたってかかることを防ぐ
ことができ、結晶破壊を生じることなく分極反転領域の
形成を行うことができる。

【００５４】また、電極の微細化によって分極反転に要
する印加電圧を減少させることができる。これは電極す
なわち導電体中の電荷が電極の端部に集まる性質がある
ため、電極の微細化による電極近傍における局所的な電
界強度が増加するためと思われる。

【００５５】さらに、また第１及び第２の電極６１及び
６２の配置関係は、種々の変形変更を取ることができ例
えば図１１及び１２に示すように強誘電体１２の互いに
異なる面の主面１２Ｓ及び側面１２Ａに配置することも
できる。尚、これら図１１及び１２において図９と対応
する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

【００５６】そして、上述した各例の光導波路素子２１
を、図１に示すように共通の基板３２上に、半導体レー
ザ１と共に、半導体レーザ１の発光端２ａと、光導波路
１５の光入射端１５ａが近接対向するようにマウントす
る。この場合、その発光端２ａと光入射端１５ａは、そ
れぞれその高さＨ₁ ＝Ｈ₂ にしたことによって両中心軸
はその高さに関して一致する。したがって、これらの位
置合わせは高さをＨ₁，Ｈ₂ を有する平面内での相互の
位置関係を選定することによって両中心軸が一致するよ
うに、かつ互いに所要の間隔及び選定して容易に設定す
ることができる。

【００５７】また、半導体レーザ１と光導波路素子２１
とは、基板３２に対して図１３に示すように共通の材料
による半田あるいは接着剤等によってすなわち粘性等が
同一の融着剤ないしは接着剤７１によって固着する。

【００５８】この場合、半導体レーザ１として縦モード
がシングルモードの半導体レーザを用い、これと光導波
路１５を近接対向させることによって半導体レーザ１が
シングルモードをもって確実に励起することができた。
そして、この場合、光導波路素子２１の光導波路１５の
両端、特に光入射端１５ａには、反射防止膜を形成する
ことが望ましいが、この場合反射防止膜の精度はさほど
高精度を必要とせずに、戻り光による半導体レーザ１の
ノイズ、モードポッピング等、マルチモード化を回避で
きた。

【００５９】尚、上述した例においては、強誘電体１２
の主面１２Ｓから光導波路１５の中心までの距離Ｈ
₂ を、半導体レーザの光出射端２ａにおける中心軸まで
の距離Ｈ ₁ と同一の距離となるように選定した場合であ
るが、図１３に示すように、強誘電体１の表面にクラッ
ド層５１を設け、その表面から光導波路１５の中心部ま
での距離が所要の距離Ｈ₂ となるようにすることもでき
る。

【００６０】尚、上述した３００℃以下の例えば１５０
℃未満という低温下で分極反転構造部を形成するとき
は、光導波路１５の形成後に、この分極反転構造部を形
成しても光導波路の特性への影響は回避できるので光導
波路１５を形成して後に、前述した電圧印加によって周
期分極反転構造部３６を形成することができる。

【００６１】更に、光導波路１５が形成され、前述の第
１及び第２の電極６１及び６２が形成された強誘電体１
２を基板３２上の所定位置にマウントして後に、電極６
１及び６２間に前述した所要の電界を印加して反転分極
構造部３６の形成を行っても良い。

【００６２】また、各例において第１及び第２の電極６
１及び６２は必ずしも除去することはなく、装置の完成
後に、この電極６１及び６２間に所要の電圧を印加して
周期分極反転構造による基本波に対する整合波長の微調
整を行って、基本波光源としてのレーザ光の波長のばら
つきに応じて実効的に位相整合波長を変更するようにし
て半導体レーザ１の波長のばらつきに拘わらず変換効率
の低下を回避するようにするとか、これら電極６１及び
６２を出力光を制御する変調電極として用いることもで
きる。

【００６３】尚、本発明による半導体レーザ１及び光導
波路素子２１の具体的構造は上述した例に限らず種々の
変形変更を採ることができる。

【００６４】

【発明の効果】上述したように本発明においては、光導
波路素子２１と半導体レーザ１とが一体化した光導波路
装置を構成するものであるが、特に本発明においては、
その光導波路素子２１として強誘電体１２にその表面か
ら光導波路１５の光入射端１５ａの中心軸までの距離Ｈ
₂ を半導体レーザ１における表面から発光端２ａの中心
軸までの距離Ｈ₁ と一致させた構成とするので、両者を
例えば共通の一平面上の基板にそれぞれ同一、厚さ組成
等の接着剤、半田等によって並置載置することによっ
て、その半導体レーザ１の発光端２ａの中心軸と光導波
路素子２１の光導波路１５の光入射端１５ａの中心軸と
を、少なくともその高さ位置すなわち上下位置において
一致させることができるので、その両軸心の位置合わせ
が極めて簡便化され、また正確にその位置設定を行うこ
とができる。

【００６５】そして、このように本発明においては、光
導波路素子２１として、その光導波路１５がその表面２
１ａから入り込んでその中心軸位置がＨ₂ を保持した位
置に配置するものであるが、これはこの光導波路素子２
１が、周期反転構造部３６を有するＳＨＧ素子である場
合においても、上述の本発明方法によるとき、その周期
分極反転構造部３６を表面２１ａから例えば強誘電体の
全厚さにわたる広範囲にかつ優れた形状制御性をもって
形成し得ることから光導波路の形成位置を表面２１ａか
ら入り込んで埋め込み型構成とし得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体レーザ光源一体型光導波路
装置の一例を示す略線的拡大断面図である。

【図２】本発明製造方法の一例を示す斜視図である。

【図３】本発明製造方法の他の例を示す斜視図である。

【図４】本発明の光導波路素子の一例の略線的拡大斜視
図である。

【図５】光導波路作製工程を示す図である。

【図６】光導波路素子の他の例を示す略線的拡大斜視図
である。

【図７】本発明製造方法の説明に供する斜視図である。

【図８】分極反転電極パターンの形成方法の工程図であ
る。

【図９】本発明製造方法の説明に供する一工程の斜視図
である。

【図１０】電極先端形状を示す上面図である。

【図１１】本発明製造方法の一工程図を示す斜視図であ
る。

【図１２】本発明製造方法の一工程図を示す斜視図であ
る。

【図１３】本発明の光導波路素子の他の例を示す略線的
拡大斜視図である。

【図１４】半導体レーザの一例の斜視図である。

【図１５】Ｔｉ拡散分極反転制御方法の一工程図であ
る。

【図１６】Ｔｉ拡散分極反転制御方法の一工程図であ
る。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２ａ 発光端 ２１ 光導波路素子 １２ 強誘電体 １５ 光導波路 １５ａ 光入射端

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/18

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強誘電体に光導波路が設けられた光導波
   路素子と、半導体レーザとが、上記光導波路の光入射端
   に上記半導体レーザの発光端を近接対向させて機械的に
   一体化されてなり、 上記光導波路素子は、その表面から上記光導波路の光入
   射端の中心軸までの距離を、上記半導体レーザの表面か
   ら発光端の中心軸までの距離と一致させて形成したこと
   を特徴とする半導体レーザ光源一体型光導波路装置。
2. 【請求項２】 光導波路素子が波長変換機能を有するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ光源一体
   型光導波路装置。
3. 【請求項３】 縦モードがシングルモード半導体レーザ
   である請求項１または２に記載の半導体レーザ光源一体
   型光導波路装置。
4. 【請求項４】 単分域化された強誘電体に光導波路を形
   成する工程と、 その後、またはその前に深く分極反転された周期分極反
   転構造部を形成する工程とを有し、 該周期分極反転構造部の形成工程は、上記強電体に少な
   くとも一方が最終的に得る周期分極反転構造部の周期パ
   ターンに対応するパターンとされた第１及び第２の電極
   を対向して設け、該第１及び第２の電極間に、１ｋＶ／
   ｍｍ〜１００ｋＶ／ｍｍの電界を印加して上記電極のパ
   ターンに対応するパターンの周期分極反転構造部を得る
   ようにしたことを特徴とする請求項２または３に記載の
   半導体レーザ光源一体型光導波路装置。
5. 【請求項５】 単分域化された強誘電体に、 光導波路を形成する工程と、 その後深く分極された周期分極反転構造部を形成する工
   程とを有し、 該周期分極反転構造部の形成工程は上記強誘電体に少な
   くとも一方が最終的に得る周期分極反転構造部の周期パ
   ターンに対応するパターンとされた第１及び第２の電極
   を対向して設け、該第１及び第２の電極間に、１ｋＶ／
   ｍｍ〜１００ｋＶ／ｍｍの電界を３００℃以下の温度下
   で印加して上記電極パターンに対応するパターンの周期
   分極反転構造部を得るようにしたことを特徴とする請求
   項２または３に記載の半導体レーザ光源一体型光導波路
   装置の製造方法。