JPH0572589A - Second harmonic generating element - Google Patents

Second harmonic generating element

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Publication number
JPH0572589A
JPH0572589A JP26256791A JP26256791A JPH0572589A JP H0572589 A JPH0572589 A JP H0572589A JP 26256791 A JP26256791 A JP 26256791A JP 26256791 A JP26256791 A JP 26256791A JP H0572589 A JPH0572589 A JP H0572589A
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JP
Japan
Prior art keywords
thin film
refractive index
shg
harmonic
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP26256791A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsushi Ono
哲史 大野
Yasuji Hiramatsu
靖二 平松
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Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP26256791A priority Critical patent/JPH0572589A/en
Publication of JPH0572589A publication Critical patent/JPH0572589A/en
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Abstract

PURPOSE:To allow the generation of second harmonic wave light with high conversion efficiency by specifying the surface roughness of thin-film waveguide layers and specifying the numerical values of the characteristic equations of a substrate and the thin-film waveguide layers so as to attain the values within a specific range. CONSTITUTION:The surface roughness Rmax of the thin-film waveguide layers 2, 3 of the second harmonic generating element formed with the thin-film waveguide layers 2, 3 having a nonlinear optical effect on the substrate 1 is specified within the 10 to 10000Angstrom range. The characteristics of the substrate 1 and the thin-film waveguide layers 2, 3 are specified by equation I when the ordinary light refractive index of the thin-film waveguide layers 2, 3 at the time of admitting a basic wave laser beam of a wavelength lambda into the thin-film waveguide layers 2, 3 is designated as (noF1), the extraordinary light refractive index of the substrate 1 at the time of generating the second harmonic wave under such incident conditions as (neS2) and the extraordinary light refractive index of the thin-film waveguide layers 2, 3 is designated as (neF2). The element is so constituted that the value of (A) in the equation I attains the value within a -1.22<=(A)<=1.33 range.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、作製が容易で高い変換
効率をもつ薄膜導波路型第2高調波発生素子(以下、
「SHG素子」と略記する)に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a thin film waveguide type second harmonic wave generating element (hereinafter
"Abbreviated as" SHG element ").

【0002】SHG素子は、入射した波長λのレーザを
光学結晶材料の非線形光学効果を利用してλ/2の波長
に変換して出力する素子のことである。このSHG素子
によれば、出力光の波長を1/2に変換できることか
ら、光ディスクメモリやCDプレーヤ等に応用した場
合、記録密度を4倍に上げることができる。また、レー
ザプリンタやフォトリソグラフィー等に応用した場合、
高い解像度を得ることができるものである。
An SHG element is an element that converts an incident laser beam having a wavelength λ into a wavelength of λ / 2 by utilizing a non-linear optical effect of an optical crystal material and outputs it. According to this SHG element, the wavelength of the output light can be converted to 1/2, so that when applied to an optical disk memory, a CD player or the like, the recording density can be increased four times. When applied to laser printers, photolithography, etc.,
It is possible to obtain high resolution.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来、かかるSHG素子としては、高出
力のガスレーザを励起源とし、非線形光学結晶材料のバ
ルク単結晶を用いたものが知られていた。ところで近
年、光ディスク装置やレーザプリンタ等においては、装
置全体を小型化する要請が強くなってきたが、上述のよ
うなガスレーザは、光変調のため外部に変調器が必要で
あることから、小型化に適していない。このような事情
から、最近では、直接変調が可能で、ガスレーザに比べ
て安価で取扱の容易な半導体レーザを使用するSHG素
子が注目を浴びている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as such an SHG element, one using a high-output gas laser as an excitation source and using a bulk single crystal of a nonlinear optical crystal material has been known. By the way, in recent years, in optical disk devices and laser printers, there has been a strong demand for downsizing the entire device. However, since the gas laser as described above requires an external modulator for optical modulation, downsizing can be achieved. Not suitable for. Under such circumstances, the SHG element using a semiconductor laser, which is capable of direct modulation and is cheaper and easier to handle than a gas laser, has recently attracted attention.

【0004】一方で、半導体レーザを励起源とするもの
の場合であっても、この半導体レーザの出力は数mWか
ら数十mWと小さい。このことから、SHG素子につい
ては高い変換効率が期待できる薄膜導波路型のものへの
要求が高い。すなわち、薄膜導波路を用いたSHG素子
は、1.薄膜導波路内に限られるから光パワー密度を高
められること、2.光波が薄膜導波路内に閉じ込めら
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。
On the other hand, even when a semiconductor laser is used as an excitation source, the output of this semiconductor laser is as small as several mW to several tens mW. For this reason, there is a strong demand for a thin film waveguide type SHG element that can be expected to have high conversion efficiency. That is, the SHG element using the thin film waveguide is 1. 1. It is possible to increase the optical power density because it is limited to the inside of the thin film waveguide. 2. The ability to interact over long distances because the light waves are confined in the thin film waveguide and do not spread. The bulk has an advantage that even a substance that cannot be phase-matched can be phase-matched by utilizing mode dispersion of a thin film.

【0005】[0005]

【従来技術の問題点】しかしながら、薄膜導波路構造の
SHG素子を製造するには、これまで、ある特定の波長
λ(μm)の基本波レーザ光を入射し、このときの基板
の素材や薄膜導波層の素材およびその膜厚を変化させる
ことにより、第2高調波が発生する条件を見い出してそ
の構造を決定するという、極めて非効率的な作業が必要
であった。
However, in order to manufacture an SHG element having a thin film waveguide structure, until now, a fundamental wave laser beam having a specific wavelength λ (μm) was made incident, and the material of the substrate and the thin film at this time. The extremely inefficient work of finding the conditions under which the second harmonic is generated and determining the structure by changing the material of the waveguide layer and the film thickness thereof has been required.

【0006】このような不便に鑑み、本発明者らは先
に、基本波レーザ光の波長λ(μm)、薄膜導波層の膜
厚T(μm)、基本波レーザ光波長λ(μm)における
基板の常光屈折率(noS1)とし、基本波レーザ光波長
(λμm)における薄膜導波層の常光屈折率(noF
1)、第2高調波波長λ/2(μm)における基板の異
常光の屈折率(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(neF2)に
ついて、これらが特定の関係を満足するような構造とす
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見い出し、先に特願平1−2911
22号として特許出願をした。
In view of such inconvenience, the present inventors have previously described the wavelength λ (μm) of the fundamental laser light, the film thickness T (μm) of the thin film waveguide layer, and the fundamental laser light wavelength λ (μm). And the ordinary refractive index (noS1) of the substrate at the wavelength of the fundamental wave laser light wavelength (λμm).
1), the refractive index (neS2) of extraordinary light of the substrate at the second harmonic wavelength λ / 2 (μm) and the second harmonic wavelength (λμm)
Regarding the extraordinary refractive index (neF2) of the thin-film waveguide layer in / 2), it was found that the second harmonic can be generated very efficiently by constructing such structure so that they satisfy a specific relationship. First, Japanese Patent Application No. 1-2911
We applied for a patent as No. 22.

【0007】しかしながら、本発明者らが先に提案した
上記の技術は、SHG素子の構造を決定するための調整
すべきパラメータが多く、このことが、最終的なSHG
素子構造の精度を低下させるケースが多く、いわゆる作
製を困難にするだけでなく変換効率の低いSHG素子し
か得られないという問題点を残していた。
However, the above-mentioned technique previously proposed by the present inventors has many parameters to be adjusted for determining the structure of the SHG element, which results in the final SHG element.
In many cases, the accuracy of the device structure is lowered, which not only makes so-called fabrication difficult, but also leaves only the SHG device having low conversion efficiency.

【0008】本発明の目的は、本発明者らが先行提案し
た上記技術が抱える問題点を克服することにあり、少な
いパラメータで高い変換効率を有し、しかも作製の容易
なSHG素子を得ることにある。
An object of the present invention is to overcome the problems of the above-mentioned technique proposed by the present inventors in advance, and to obtain an SHG element which has high conversion efficiency with few parameters and is easy to manufacture. It is in.

【0009】[0009]

【問題を解決するための手段】さて、本発明者らは、上
述した解決を必要とする課題に対しその克服のために鋭
意研究した結果、SHG素子の構造決定のためのパラメ
ータとしてより制御しやすいものは、基本波レーザ光波
長λ(μm)における薄膜導波層の常光屈折率(noF
1)、第2高調波波長λ/2(μm)における基板の異
常光屈折率(neS2)および第2高調波波長λ/2(μ
m)における薄膜導波層の異常光屈折率(neF2)であ
り、これらが特定の関係にあるとき薄膜導波層表面の粗
さ(Rmax )を一定値にするだけで、第2高調波を効率的
に発生させられる構造を極めて容易に作製できることを
見出し、本発明を完成した。
The inventors of the present invention have made extensive studies to overcome the above-mentioned problems that need to be solved, and as a result, they have more control as parameters for determining the structure of SHG devices. The easy one is the ordinary light refractive index (noF) of the thin-film waveguide layer at the fundamental laser light wavelength λ (μm).
1), the extraordinary refractive index (neS2) of the substrate at the second harmonic wavelength λ / 2 (μm) and the second harmonic wavelength λ / 2 (μm)
m) is the extraordinary refractive index (neF2) of the thin-film waveguide layer, and when these have a specific relationship, the roughness of the thin-film waveguide layer surface (R max ) can be kept constant and the second harmonic The present invention has been completed by finding that it is extremely easy to produce a structure capable of efficiently generating

【0010】すなわち本発明は、基板上に、非線形光学
効果をもつ薄膜導波層が形成されてなる第2高調波発生
素子において、前記薄膜導波層の表面粗さRmax を10〜
1000Åの範囲内とし、この薄膜導波層中に波長λの基本
波レーザ光が入射されるときの該薄膜導波層の常光屈折
率を(noF1)とし、この入射条件の下でλ/2の第2
高調波を発生したときの基板の異常光屈折率を(neS
2)とし、そしてこのような第2高調波を発生したとき
の前記薄膜導波層の異常光屈折率を(neF2)とすると
き、基板ならびに薄膜導波層の特性が下記の関係; で示されるとき、式中(A)の値が、 −1.22≦(A)≦ 1.03 の範囲内になるものにて構成することを特徴とする第2
高調波発生素子である。
That is, according to the present invention, in the second harmonic generation device in which a thin film waveguide layer having a nonlinear optical effect is formed on a substrate, the surface roughness Rmax of the thin film waveguide layer is 10 to 10.
Within the range of 1000 Å, the ordinary refractive index of the thin-film waveguide layer when the fundamental laser light of wavelength λ is incident into this thin-film waveguide layer is (noF1), and λ / 2 under this incident condition. Second
The extraordinary refractive index of the substrate when the harmonics are generated is (neS
2) and when the extraordinary optical refractive index of the thin film waveguide layer when such a second harmonic is generated is (neF2), the characteristics of the substrate and the thin film waveguide layer have the following relationship; The second feature is that the value of (A) in the formula is within the range of −1.22 ≦ (A) ≦ 1.03.
It is a harmonic generation element.

【0011】なお、上記の要旨構成にかかるSHG素子
は導波層の幅は1〜10μmの大きさのチャンネル型にす
ることが有益である。
In the SHG element according to the above-mentioned configuration, it is beneficial to use a channel type having a waveguide layer width of 1 to 10 μm.

【0012】[0012]

【作用】本発明のSHG素子の特徴は、薄膜導波層の表
面粗さRmax を10〜10000 Åの範囲内にすることと、基
板および薄膜導波層の基本波レーザ光に対する常光屈折
率、および第2高調波波長に対する異常光屈折率をパラ
メーターとする基板および薄膜導波層の特性式の数値が
特定の範囲内になるようにSHG素子構成を決定するこ
とにあり、これによって特定の基本波レーザ光に対する
高い変換効率の第2高調波光を発生させることができ
る。以下に本発明の構成の詳細を説明する。
The SHG element of the present invention is characterized in that the surface roughness Rmax of the thin film waveguide layer is set within the range of 10 to 10,000 Å, and the ordinary refractive index of the substrate and the thin film waveguide layer with respect to the fundamental wave laser light, And to determine the SHG element configuration so that the numerical values of the characteristic equations of the substrate and the thin-film waveguide layer with the extraordinary refractive index for the second harmonic wavelength as a parameter fall within a specific range. It is possible to generate the second harmonic light with high conversion efficiency for the wave laser light. The details of the configuration of the present invention will be described below.

【0013】本発明にかかるSHG素子は、基板上に薄
膜導波層が形成された構造を有するものである。このよ
うな構造のもの、すなわち基板上に薄膜導波層が形成さ
れたSHG素子は、入射した基本レーザ光を、薄膜導波
面に限って伝搬させるため、光波を該薄膜導波層内に閉
じ込めることができるので光パワー密度を高めることが
でき、しかも広がらないために、長い距離にわたって非
線形性を有する薄膜導波層と非線形相互作用を行わせる
ことができる。その上、バルク単結晶を使用した従来S
HG素子では位相整合できないような物質でも、薄膜導
波層のモード分散を利用することにより、容易に位相整
合できる利点もある。
The SHG element according to the present invention has a structure in which a thin film waveguide layer is formed on a substrate. The SHG device having such a structure, that is, the SHG element in which the thin film waveguide layer is formed on the substrate, propagates the incident basic laser light only to the thin film waveguide surface, so that the light wave is confined in the thin film waveguide layer. As a result, the optical power density can be increased, and since it does not spread, it is possible to cause nonlinear interaction with the thin film waveguide layer having nonlinearity over a long distance. In addition, conventional S using bulk single crystal
There is also an advantage that even a substance that cannot be phase-matched by the HG element can be easily phase-matched by utilizing the mode dispersion of the thin film waveguide layer.

【0014】次に、本発明のSHG素子の上記薄膜導波
層は、その表面粗さ;すなわちJIS B0601の規
格による最大高さRmax が10〜10000 Åの範囲内になる
ようにすることが必要である。なお、表面粗さの測定
は、JIS B0651に準じ、触針式表面粗さ測定器
にて測定した。なお、本発明において、上記表面粗さR
max の値を10Åより小さくすることは極めて困難であ
るだけでなく、光波を閉じ込めにくい。一方、この表面
粗さRmax の値が10000 Åより大きくなると、導波層表
面での散乱損失等が増大し、基本波レーザ光の導波パワ
ーが低下するため、SHG変換効率が低くなってしま
い、SHG素子として使用することが困難になるため、
上述の如くに限定した。
Next, the surface roughness of the thin film waveguide layer of the SHG element of the present invention; that is, the maximum height Rmax according to the JIS B0601 standard must be in the range of 10 to 10000 Å. Is. The surface roughness was measured with a stylus type surface roughness measuring device according to JIS B0651. In the present invention, the surface roughness R
It is extremely difficult to make the value of max smaller than 10Å, and it is difficult to trap the light wave. On the other hand, when the value of the surface roughness Rmax is larger than 10000 Å, scattering loss and the like on the surface of the waveguiding layer increase and the waveguide power of the fundamental laser light decreases, so the SHG conversion efficiency decreases. , It becomes difficult to use as SHG element,
It is limited to the above.

【0015】上述の表面粗さ範囲内であっても、より一
層高い変換効率を得るには、Rmax=10〜1000Åを満足
することが有利であり、なかでもRmax =10〜100 Åを
満足することがより好適である。
Even in the above range of surface roughness, it is advantageous to satisfy Rmax = 10 to 1000Å in order to obtain higher conversion efficiency, and above all, Rmax = 10 to 100Å is satisfied. Is more preferred.

【0016】なお、この薄膜導波層の表面粗さRmax
は、触針式表面粗さ測定器により簡単に測定でき、ま
た、制御しやすいために第2高調波発生素子の制御パラ
メータとして好適である。
The surface roughness Rmax of this thin film waveguide layer
Is suitable as a control parameter for the second harmonic generation element because it can be easily measured by a stylus type surface roughness measuring instrument and can be easily controlled.

【0017】次に、本発明において重要な役割を果す、
基板ならびに薄膜導波層の特性式について説明する。こ
の特性式(A)を構成している屈折率のneF2, noF
1, neS2の3つのパラメータは、第2高調波の発振条
件(特に位相整合条件)を支配しており、また、導波路
の表面予めさは、第2高調波の効率に影響を及ぼす伝搬
損失と閉じ込め効率を支配しているものである。しか
も、高い精度を要求されるSHG素子の作製にあたっ
て、パラメーターとして採用する上記屈折率neF2, n
oF1, neS2と導波路の表面粗さRmax については、比
較的高い精度で測定でき、さらに、これらの屈折率は、
異種元素などを添加することにより、また、導波路の表
面粗さは、研磨やエッチングの条件を調整することによ
り、それぞれ比較的容易に制御できることから、SHG
素子の構成パラメータとしては好都合である。
Next, it plays an important role in the present invention.
The characteristic formulas of the substrate and the thin film waveguide layer will be described. The refractive indices neF2 and noF that compose this characteristic formula (A)
The three parameters of 1, neS2 dominate the oscillation condition of the second harmonic (especially the phase matching condition), and the surface advance of the waveguide is the propagation loss that affects the efficiency of the second harmonic. And that is what controls the confinement efficiency. In addition, the refractive index neF2, n used as a parameter when manufacturing an SHG element that requires high accuracy.
oF1, neS2 and the surface roughness R max of the waveguide can be measured with relatively high accuracy, and the refractive index of these can be
Since the surface roughness of the waveguide can be controlled relatively easily by adding a different element or the like and by adjusting the polishing or etching conditions, the SHG
It is convenient as a constituent parameter of the element.

【0018】さて、本発明者らの研究によると、第2高
調波が発振するためには、図2中の領域A(neF2とn
eS2の差)、領域B(noF1とnoS1の差) が重複して
いるか、もしくは極めて近接している状態か、もしくは
neF2とnoF1の値が近接していることが少なくとも必
要であることを見い出した。従って、第2高調波発振の
ためには、3つの上記屈折率neF2, neS2, noF1が
あれば十分であり、そしてこれらのパラメータからなる
特性式(A)がある範囲を満たすことが必要であること
を、多くの実験から経験的に見い出したのである。すな
わち、この特性式(A)の分子:neF2−noF1は、n
eF2とnoF1の値の近接度を表しており、この特性式
(A)は、図2の領域Aと領域Bの重複割合あるいは近
接割合を表す関係式である。
According to the research conducted by the present inventors, in order for the second harmonic to oscillate, the region A (neF2 and n in FIG.
eS2), region B (difference between noF1 and noS1) overlaps or is very close to each other, or neF2 and noF1 must be close to each other. .. Therefore, for the second harmonic oscillation, it is sufficient that the above three refractive indexes neF2, neS2, and noF1 are satisfied, and it is necessary that the characteristic formula (A) consisting of these parameters satisfies a certain range. This was empirically found from many experiments. That is, the numerator of this characteristic formula (A): neF2-noF1 is n
This expresses the proximity of the values of eF2 and noF1, and this characteristic expression (A) is a relational expression representing the overlapping ratio or the proximity ratio of the area A and the area B in FIG.

【0019】なお、本発明において、以上説明した特性
式(A)と表面粗度との関係は、上述した各屈折率の条
件から第2高調波を発振するのに必要な関係を理論的に
求めたのが式(A)であり、発振のための理論的な側面
をもつのに対し、現実の構造面から閉じ込めの効率や伝
搬損失といった変換効率の面から発振条件を求めたの
が、表面粗度(Rmax )である。
In the present invention, the relationship between the characteristic expression (A) and the surface roughness described above is theoretically the relationship required to oscillate the second harmonic wave from the above-mentioned conditions of each refractive index. Although the formula (A) is obtained, which has a theoretical aspect for oscillation, the oscillation condition is obtained from the viewpoint of conversion efficiency such as confinement efficiency and propagation loss from the actual structure. The surface roughness (R max ).

【0020】以上説明したところから判るように、本発
明のSHG素子は、基本波レーザ光の波長がλ(μm)
のときにおける薄膜導波層の常光屈折率をnoF1とし、
第2高調波の波長がλ/2(μm)のときにおける基板
の異常光屈折率をneS2とし、そして第2高調波の波長
がλ/2(μm)のときにおける薄膜導波層の異常光屈
折率をneF2としたとき、基板と薄膜導波層の特性式
(A)は、下記式のように表わされる。 そして、上記式において(A)は、次の如き範囲内の
値; − 1.22 ≦(A)≦ 1.03 を示すものが有益である。なかでもこの特性式(A)の
数値範囲が、 0.11 ≦(A)≦ 0.32 のときが最も有利である。
As can be seen from the above description, in the SHG element of the present invention, the wavelength of the fundamental laser light is λ (μm).
The ordinary light refractive index of the thin-film waveguide layer at
The extraordinary light refractive index of the substrate when the wavelength of the second harmonic is λ / 2 (μm) is neS2, and the extraordinary light of the thin film waveguide layer when the wavelength of the second harmonic is λ / 2 (μm) When the refractive index is neF2, the characteristic equation (A) of the substrate and the thin film waveguide layer is represented by the following equation. Then, in the above formula, it is useful that (A) shows a value within the following range; −1.22 ≦ (A) ≦ 1.03. Above all, the numerical range of the characteristic formula (A) is most advantageous when 0.11 ≤ (A) ≤ 0.32.

【0021】本発明のSHG素子に入射される基本波レ
ーザ光の波長(λ)は、0.4 〜1.6μmであることが好
ましい。この理由は、前記基本波レーザ光(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はある
が、半導体レーザによって0.4 μmより短い波長のレー
ザ光を発生させることは、実質的に困難だからである。
一方、波長λが1.6 μmより長い波長の基本波レーザ光
を使用した場合には、得られる第2高調波の波長が基本
波レーザ光の1/2であることから、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重
なり、いわゆるSHG素子を使用する優位性が見出せな
いからである。なお、この基本波レーザ光の波長(λ)
は、半導体レーザ光源を比較的入手し易い 0.6〜1.3 μ
mが有利であり、なかでも、0.68〜0.98μmの範囲が実
用上好適である。
The wavelength (λ) of the fundamental laser light incident on the SHG element of the present invention is preferably 0.4 to 1.6 μm. The reason is that it is advantageous that the fundamental laser light (λ) has a wavelength as short as possible, but it is substantially difficult to generate a laser light having a wavelength shorter than 0.4 μm by a semiconductor laser. That is why.
On the other hand, when the fundamental wave laser light having a wavelength λ longer than 1.6 μm is used, the obtained second harmonic wavelength is 1/2 of the fundamental wave laser light. This is because it overlaps with the wavelength region that can be generated in the above, and the advantage of using a so-called SHG element cannot be found. The wavelength (λ) of this fundamental laser light
Is relatively easy to obtain semiconductor laser light source 0.6 to 1.3 μ
m is advantageous, and in particular, the range of 0.68 to 0.98 μm is practically suitable.

【0022】本発明のSHG素子を構成しているの薄膜
導波層は、その膜厚(T)が、0.1〜20μmであること
が好ましい。この理由は、かかる膜厚(T)が、0.1 μ
m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る。一方、この膜厚(T)が20
μm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。なお、この薄
膜導波層の膜厚(T)は、なかでも0.5 〜10μmが有利
であり、特に、0.8 〜8μmの範囲が実用上好適であ
る。
The film thickness (T) of the thin film waveguide layer constituting the SHG element of the present invention is preferably 0.1 to 20 μm. The reason is that the film thickness (T) is 0.1 μm.
This is because when the thickness is less than m, it is difficult to make the fundamental wave laser light incident and the incidence efficiency is low, and it is difficult to obtain a substantially high SHG conversion efficiency. On the other hand, this film thickness (T) is 20
This is because when the thickness is thicker than μm, the optical power density is low and the SHG conversion efficiency is low, and in any case, it is difficult to use as an SHG element. The film thickness (T) of the thin film waveguide layer is particularly preferably 0.5 to 10 μm, and particularly preferably 0.8 to 8 μm for practical use.

【0023】本発明における基板および薄膜導波層とし
ては、各種非線形光学材料を使用する。 基板としては、例えばLiNbO3 、LiTaO3
LiB3 5(LBO)、Gd3 Ga5 12(GGG)、
α−Al2 3 、KTiOPO4(KTP) 、β−BaB
2 4(BBO)、KH2 PO4 ( KDP)、KNbO
3 、Srx Ba1-x Nb2 6(SBN)、K3 Li2
5 15(KLN)、KTaO3 、MgO、ZnO、S
rTiO3 、KH2 PO4 (KDP)およびこれらの類
似化合物、SiO2 、ソーダガラス、パイレックスガラ
スなどの材料を使用する。 薄膜導波層としては、例えばLiNbO3 、LiTa
3 、KNbO3 、 KTiOPO4 (KTP)、Ba
2 NaNb5 15 (BNN)、K3 Li2 Nb5 15
(KLN)、Ba2 LiNb5 15(BLN)、Zn
O、KTax Nb1-x 3 (KTN)、LiIO3 、S
x Ba1-x Nb2 6 (SBN)、BaTiO3 、P
bTiO3 、KH2 PO4 (KDP)、KD2 PO
4 (KD* P)、NH4 2 PO4 (ADP)、InP
4 、β−BaB2 4 (BBO)、LiB3 5 (L
BO)などの材料を用いる。
Various non-linear optical materials are used for the substrate and the thin film waveguide layer in the present invention. As the substrate, for example, LiNbO 3 , LiTaO 3 ,
LiB 3 O 5 (LBO), Gd 3 Ga 5 O 12 (GGG),
α-Al 2 O 3 , KTiOPO 4 (KTP), β-BaB
2 O 4 (BBO), KH 2 PO 4 (KDP), KNbO
3 , Sr x Ba 1-x Nb 2 O 6 (SBN), K 3 Li 2 N
b 5 O 15 (KLN), KTaO 3 , MgO, ZnO, S
Materials such as rTiO 3 , KH 2 PO 4 (KDP) and similar compounds thereof, SiO 2 , soda glass and Pyrex glass are used. Examples of the thin film waveguide layer include LiNbO 3 and LiTa.
O 3 , KNbO 3 , KTiOPO 4 (KTP), Ba
2 NaNb 5 O 15 (BNN), K 3 Li 2 Nb 5 O 15
(KLN), Ba 2 LiNb 5 O 15 (BLN), Zn
O, KTa x Nb 1-x O 3 (KTN), LiIO 3 , S
r x Ba 1-x Nb 2 O 6 (SBN), BaTiO 3 , P
bTiO 3 , KH 2 PO 4 (KDP), KD 2 PO
4 (KD * P), NH 4 H 2 PO 4 (ADP), InP
S 4 , β-BaB 2 O 4 (BBO), LiB 3 O 5 (L
A material such as BO) is used.

【0024】前記基板および薄膜導波層用の材料には、
Naや、Cr、Mg、Nd、Zn、Ni、Ti、Vなど
の異種元素を含有させることにより、それぞれの屈折率
を調整することが望ましい。なお、基板や薄膜導波層中
に前記NaやCr、Mg、Nd、Zn、Ni、Ti、V
などの異種元素を含有させる方法としては、材料の原料
と異種元素あるいは異種元素化合物を予め混合してお
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、前記基板や薄膜導波層に、
Na、Mg、Nd、Zn、Ni、Ti、V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。
Materials for the substrate and thin film waveguide layer include:
It is desirable to adjust the refractive index of each element by incorporating different elements such as Na and Cr, Mg, Nd, Zn, Ni, Ti and V. It should be noted that the Na, Cr, Mg, Nd, Zn, Ni, Ti, V are added to the substrate or the thin film waveguide layer.
As a method of containing a different element such as, a raw material of the material and a different element or a different element compound are mixed in advance, and a thin film waveguide layer is formed on the substrate by a liquid phase epitaxial growth method, or the substrate And thin film waveguide layers,
It is desirable to use a diffusion method for diffusing different elements such as Na, Mg, Nd, Zn, Ni, Ti, and V.

【0025】本発明のSHG素子の作製に適した基板な
らびに薄膜の組合せとしては、薄膜導波層/基板が、B
NN/α−Al2 3 、LiNbO3 /GGG、LiN
bO3 /MgO、SBN/α−Al2 3 、KLN/α
−Al2 3 、ADP/KDP、BBO/α−Al2
3 などが好適である。そして、このような組合せのなか
でも、基板としてLiTaO3単結晶、薄膜導波層とし
てLiNbO3 単結晶を用いる組合せがとりわけ好適で
ある。この理由は、前記LiNbO3 単結晶は非線形光
学定数が大きいこと、光の損失が小さいこと、均一な薄
膜を作製できることが挙げられ、また、LiTaO3
結晶は、前記LiNbO3 単結晶と結晶構造が類似して
おり、前記LiNbO 3単結晶の薄膜を形成し易く、ま
た、高品質で安価な結晶を入手し易いからである。
A substrate suitable for the production of the SHG element of the present invention
As a combination of a thin film and a thin film waveguide layer / substrate,
NN / α-Al2O3, LiNbO3/ GGG, LiN
bO3/ MgO, SBN / α-Al2O3, KLN / α
-Al2O3, ADP / KDP, BBO / α-Al2O
3Etc. are suitable. And in such a combination
But as a substrate LiTaO3As a single crystal or thin film waveguide layer
LiNbO3Combinations using single crystals are particularly preferred
is there. The reason for this is that the LiNbO3Single crystal is nonlinear light
High scientific constant, low light loss, uniform thinness
It can be mentioned that a film can be prepared, and LiTaO3single
The crystal is LiNbO3Similar in crystal structure to single crystal
And the LiNbO 3 It is easy to form a thin film of single crystal, and
In addition, it is easy to obtain high quality and inexpensive crystals.

【0026】さて、本発明のSHG素子については、導
波層の幅が1〜10μmにす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
わけは、スラブ型に比べて、光パワー密度を高くできる
からである。そして、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、S
HG変換効率も低くなってしまうからである。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。
Now, the SHG element of the present invention is advantageously a channel type in which the width of the waveguide layer is 1 to 10 μm. The channel type SHG element is advantageous because the optical power density can be made higher than that of the slab type. The reason why the width is 1 to 10 μm is advantageous is that if the width is smaller than 1 μm, it is difficult to introduce incident light into the waveguide, and the incident efficiency is low.
This is because the HG conversion efficiency also becomes low. On the other hand, the larger the width is, the higher the incidence efficiency is, but if it is larger than 10 μm, the optical power density is lowered, and the SHG conversion efficiency is lowered.

【0027】また、本発明にかかるSHG素子を製造す
る方法としては、基板上にスパッタリング法や液相エピ
タキシャル成長法などの方法により、薄膜導波層を形成
し、そして、この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、これをエッチングマスクとしてイオンビームエッチ
ングすることにより、チャンネル型のSHG素子を作製
する方法などが有利に適合する。
As a method of manufacturing the SHG element according to the present invention, a thin film waveguide layer is formed on a substrate by a method such as a sputtering method or a liquid phase epitaxial growth method, and the thin film waveguide layer is formed on the thin film waveguide layer. A method of producing a channel type SHG element by forming a Ti waveguide pattern by photolithography and RF sputtering, and ion beam etching using this as an etching mask is advantageously suitable.

【0028】[0028]

【実施例】【Example】

実施例1−1 基本波レーザ光の波長(λ)を0.98μmとしたとき、こ
の波長の基本波レーザ光を入射するときの常光屈折率
(noS1)が2.141 で、この入射条件の下で第2高調波
を発生したときの異常光屈折率(neS2)が2.225 であ
る、厚さ1mmのZカットしたLiTaO3 単結晶基板1
上に、波長(λ)の基本波レーザ光を入射するときの常
光屈折率(noF1)が2.235で、この入射条件の下で第
2高調波を発生したときの異常光屈折率(neF2)が2.
243 である, Na,Mgをそれぞれ1および5モル%固
溶させたLiNbO3 単結晶薄膜2を、液相エピタキシ
ャル成長法により2.60μmの厚さに成長させた。この薄
膜の表面粗さは、JIS B0601 Rmax =200 Å
であった。Na,Mgをそれぞれ1および5モル%固溶
させた上記LiNbO3 単結晶薄膜は、国際出願番号
PCT/JP90/01207号(国際公開番号 WO
91/04360号)に記載の方法で得られた薄膜であ
り、LiNbO3 単結晶薄膜のa軸の格子定数は、5.15
37Å、LiTaO3 のa軸の格子定数は、5.1538Åであ
り、両者は格子整合されている。さらに、この単結晶薄
膜上にフォトレジスト膜により幅5μmのエッチングマ
スクを形成し、次いで、イオンビームエッチングにより
チャンネル型の導波層3とし、さらに、両側の端面を光
学研磨し、該端面よりの光入出射が可能なSHG素子と
した。このSHG素子は、前記関係式中の(A)式が、
0.44の場合に相当するものであった。このSHG素子に
ついて、波長0.98μm、50mWの半導体レーザを、N
a,Mg固溶LiNbO3 単結晶薄膜に入射した場合の
SHG変換効率を測定したところ、15.4%であり、高い
SHG変換効率が得られた。
Example 1-1 When the wavelength (λ) of the fundamental wave laser light is 0.98 μm, the ordinary refractive index (noS1) when the fundamental wave laser light of this wavelength is incident is 2.141, and 1mm thick Z-cut LiTaO 3 single crystal substrate 1 with extraordinary refractive index (neS2) of 2.225 when 2 harmonics are generated
The ordinary refractive index (noF1) when the fundamental laser light of wavelength (λ) is incident is 2.235, and the extraordinary refractive index (neF2) when the second harmonic is generated under this incident condition is shown above. 2.
A LiNbO 3 single crystal thin film 2 containing 243 of Na and Mg dissolved in 1 and 5 mol% respectively was grown to a thickness of 2.60 μm by a liquid phase epitaxial growth method. The surface roughness of this thin film is JIS B0601 Rmax = 200Å
Met. The above-mentioned LiNbO 3 single crystal thin film in which Na and Mg are dissolved in solid solutions of 1 and 5 mol% respectively is described in International Application No.
PCT / JP90 / 01207 (International Publication Number WO
91/04360), and the a-axis lattice constant of the LiNbO 3 single crystal thin film is 5.15.
The lattice constant of a-axis of 37Å and LiTaO 3 is 5.1538Å, and both are lattice-matched. Further, an etching mask having a width of 5 μm is formed on the single crystal thin film with a photoresist film, and then a channel type waveguide layer 3 is formed by ion beam etching, and further, both end faces are optically polished to remove the light from the end face. The SHG element is capable of entering and exiting light. In this SHG element, the equation (A) in the relational expression is
It was equivalent to the case of 0.44. For this SHG element, a semiconductor laser with a wavelength of 0.98 μm and 50 mW was
When the SHG conversion efficiency when incident on the a, Mg solid solution LiNbO 3 single crystal thin film was measured, it was 15.4%, and a high SHG conversion efficiency was obtained.

【0029】実施例1−2 前記実施例1−1と同様であるが、LiNbO3 単結晶
薄膜の厚さを4.34μmとしたSHG素子を作製した。こ
の薄膜の表面粗さは、JISB0601 Rmax =300
Åであった。このSHG素子について、実施例1−1と
同様にSHG変換効率を測定したところ3.1 %であり、
変換効率の高いSHG素子であることが認められた。
Example 1-2 An SHG element similar to the example 1-1 was prepared, except that the LiNbO 3 single crystal thin film had a thickness of 4.34 μm. The surface roughness of this thin film is JISB0601 Rmax = 300
It was Å. When the SHG conversion efficiency of this SHG element was measured in the same manner as in Example 1-1, it was 3.1%.
It was confirmed that the SHG element had high conversion efficiency.

【0030】実施例1−3 前記実施例1−1と同様であるが、LiNbO3 単結晶
薄膜の厚さを5.83μmとしたSHG素子を作製した。こ
の薄膜の表面粗さは、JISB0601 Rmax =100
Åであった。このSHG素子について、実施例1−1と
同様にSHG変換効率を測定したところ6.9 %であり、
変換効率の高いSHG素子であることが認められた。
Example 1-3 An SHG element similar to the example 1-1 was prepared, except that the LiNbO 3 single crystal thin film had a thickness of 5.83 μm. The surface roughness of this thin film is JISB0601 Rmax = 100
It was Å. When the SHG conversion efficiency of this SHG element was measured in the same manner as in Example 1-1, it was 6.9%,
It was confirmed that the SHG element had high conversion efficiency.

【0031】実施例2−1 基本波レーザ光の波長(λ)を0.67μmとしたとき、こ
の波長の基本波レーザ光を入射するときの常光屈折率
(noS1)が1.764 で、この入射条件下で第2高調波発
生するときの異常光屈折率(neS2)が1.794 である厚
さ0.5 mmのRカットα−Al2 3 単結晶基板上に、波
長(λ)の基本波レーザ光を入射するときの常光屈折率
(noF1)が2.270 で、この入射条件の下で第2高調波
を発生したときの異常光屈折率(neF2)が2.427 であ
る、KLN単結晶薄膜を、RFスパッタリング法により
0.42μmの厚さに成長させた。この薄膜の表面粗さは、
JIS B0601 Rmax =1000Åであった。さら
に、この単結晶薄膜上に、フォトレジスト膜により幅5
μmのエッチングマスクを形成し、次いで、イオンビー
ムエッチングしてチャンネル型の導波層とし、さらに、
両側の端面を光学研磨してその端面より光入出射が可能
なSHG素子とした。このSHG素子は、前記関係式中
の(A)式が、0.25の場合に相当するものであった。こ
のSHG素子について、波長0.67μm、50mWの半導
体レーザを、KLN単結晶薄膜に入射した場合のSHG
変換効率を測定したところ5.4 %であり、高いSHG変
換効率が得られた。
Example 2-1 When the wavelength (λ) of the fundamental wave laser light is 0.67 μm, the ordinary refractive index (noS1) when the fundamental wave laser light of this wavelength is incident is 1.764, and under this incident condition The fundamental wave laser light of wavelength (λ) is incident on a 0.5 mm thick R-cut α-Al 2 O 3 single crystal substrate with an extraordinary light refractive index (neS2) of 1.794 when the second harmonic is generated. The ordinary optical refractive index (noF1) is 2.270, and the extraordinary optical refractive index (neF2) is 2.427 when the second harmonic is generated under this incident condition.
It was grown to a thickness of 0.42 μm. The surface roughness of this thin film is
JIS B0601 Rmax = 1000Å. Furthermore, a width of 5 is formed on the single crystal thin film by a photoresist film.
A μm etching mask is formed, and then ion beam etching is performed to form a channel type waveguide layer.
The end faces on both sides were optically polished to obtain an SHG element capable of entering and exiting light from the end faces. This SHG element corresponds to the case where the expression (A) in the relational expression is 0.25. Regarding this SHG element, SHG when a semiconductor laser of wavelength 0.67 μm, 50 mW is incident on the KLN single crystal thin film
When the conversion efficiency was measured, it was 5.4%, and a high SHG conversion efficiency was obtained.

【0032】実施例2−2 前記実施例2−1と同様であるが、KLN単結晶薄膜の
厚さを0.64μmとしたSHG素子を作製した。この薄膜
の表面粗さは、JIS B0601 Rmax =2000Åで
あった。このSHG素子について、実施例2−1と同様
にSHG変換効率を測定したところ1.2 %であり、変換
効率の高いSHG素子であることが認められた。
Example 2-2 An SHG element similar to the above Example 2-1 was prepared, except that the KLN single crystal thin film had a thickness of 0.64 μm. The surface roughness of this thin film was JIS B0601 Rmax = 2000Å. When the SHG conversion efficiency of this SHG element was measured in the same manner as in Example 2-1, it was 1.2%, and it was confirmed that the SHG element had a high conversion efficiency.

【0033】実施例2−3 前記実施例2−1と同様であるが、KLN単結晶薄膜の
厚さを1.26μmとしたSHG素子を作製した。この薄膜
の表面粗さは、JIS B0601 Rmax =1100Åで
あった。このSHG素子について、実施例2−1と同様
にSHG変換効率を測定したところ1.8 %であり、変換
効率の高いSHG素子であることが認められた。
Example 2-3 An SHG device similar to that of Example 2-1 was prepared, except that the KLN single crystal thin film had a thickness of 1.26 μm. The surface roughness of this thin film was JIS B0601 Rmax = 1100Å. When the SHG conversion efficiency of this SHG element was measured in the same manner as in Example 2-1, it was 1.8%, and it was confirmed that the SHG element had a high conversion efficiency.

【0034】実施例3−1 基本波レーザ光の波長(λ)を1.06μmとしたとき、こ
の波長の基本波レーザ光を入射するときの常光屈折率
(noS1)が2.137 で、この入射条件の下で第2高調波
を発生したときの異常光屈折率(neS2)が2.209 であ
る厚さ1mmのXカットLiTaO3 単結晶基板上に、波
長(λ)の基本波レーザ光を入射するときの常光屈折率
(noF1)が2.232 で、この入射条件下で第2高調波を
発生したときの異常光屈折率(neF2)が2.235 である
LiNbO 3単結晶薄膜を、液相エピタキシャル成長法
により5.15μmの厚さに成長させた。この薄膜の表面粗
さは、JIS B0601 Rmax =150 Åであった。
さらに、この単結晶薄膜上に、フォトレジスト膜によ
り幅5μmのエッチングマスクを形成し、次いで、イオ
ンビームエッチングしてチャンネル型の導波層とし、さ
らに、両側の端面を光学研磨してその端面より光入出射
が可能なSHG素子とした。このSHG素子は前記関係
式中の(A)式が、0.12の場合に相当するものであっ
た。このSHG素子について、波長1.06μm、100 mW
のYAGレーザを、LiNbO3 単結晶薄膜に入射した
場合のSHG変換効率を測定したところ13.3%であり、
高いSHG変換効率が得られた。
Example 3-1 When the wavelength (λ) of the fundamental laser light is 1.06 μm,
Ordinary Refractive Index When Injecting Fundamental Wave Laser Light of Various Wavelengths
(NoS1) is 2.137, and the second harmonic wave is generated under this incident condition.
The extraordinary light refractive index (neS2) when is generated is 2.209.
1mm thick X-cut LiTaO3Waves on a single crystal substrate
Ordinary refractive index when a long (λ) fundamental laser beam is incident
(NoF1) is 2.232, and the second harmonic is generated under this incident condition.
Extraordinary light refractive index (neF2) when generated is 2.235
LiNbO Liquid phase epitaxial growth method for 3 single crystal thin films
Was grown to a thickness of 5.15 μm. Surface roughness of this thin film
That is, JIS B0601 Rmax = 150Å.
 Further, a photoresist film is formed on the single crystal thin film.
Forming an etching mask with a width of 5 μm, and then
Beam etching to form a channel-type waveguide layer.
In addition, both ends are optically polished and light enters and exits from the ends.
The SHG element is capable of This SHG element is related to the above
The formula (A) in the formula corresponds to the case of 0.12.
It was About this SHG element, wavelength 1.06μm, 100mW
Of YAG laser of LiNbO3Incident on a single crystal thin film
The SHG conversion efficiency in this case was 13.3%,
High SHG conversion efficiency was obtained.

【0035】実施例3−2 前記実施例3−1と同様であるが、LiNbO3 単結晶
薄膜の厚さを7.04μmとしたSHG素子を作製した。こ
の薄膜の表面粗さは、JISB0601 Rmax =1000
Åであった。このSHG素子について、実施例3−1と
同様にSHG変換効率を測定したところ3.3%であ
り、変換効率の高いSHG素子であることが認められ
た。
Example 3-2 An SHG device similar to that of Example 3-1 was prepared, except that the LiNbO 3 single crystal thin film had a thickness of 7.04 μm. The surface roughness of this thin film is JISB0601 Rmax = 1000
It was Å. When the SHG conversion efficiency of this SHG element was measured in the same manner as in Example 3-1, it was 3.3%, and it was confirmed that the SHG element had a high conversion efficiency.

【0036】実施例3−3 前記実施例3−1と同様であるが、LiNbO3 単結晶
薄膜の厚さを8.17μmとしたSHG素子を作製した。こ
の薄膜の表面粗さは、JISB0601 Rmax =1200
Åであった。このSHG素子について、実施例3−1と
同様にSHG変換効率を測定したところ2.8%であ
り、変換効率の高いSHG素子であることが認められ
た。
Example 3-3 An SHG device similar to that of Example 3-1 was prepared, except that the LiNbO 3 single crystal thin film had a thickness of 8.17 μm. The surface roughness of this thin film is JISB0601 Rmax = 1200.
It was Å. When the SHG conversion efficiency of this SHG element was measured in the same manner as in Example 3-1, it was 2.8%, and it was confirmed that the SHG element had a high conversion efficiency.

【0037】実施例4−1 基本波レーザ光の波長(λ)を1.15μmとしたとき、こ
の波長の基本波レーザ光を入射するときの常光屈折率
(noS1)が1.753 で、この入射条件の下で第2高調波
波長を発生したときの異常光屈折率(neS2)が1.761
である, 厚さ0.5mmのCカットα−Al 2O 3単結晶基板
上に、波長(λ)の基本波レーザ光を入射するときの常
光屈折率(noF1)が2.227 で、この入射条件下で第2
高調波を発生したときの異常光屈折率(neF2)が2.21
8であるLiNbO3 単結晶薄膜を、RFスパッタリン
グ法により2.24μmの厚さに成長させた。この薄膜の表
面粗さは、JIS B0601 Rmax =100 Åであっ
た。さらに、この単結晶薄膜上に、フォトレジスト膜に
より幅5μmのエッチングマスクを形成し、次いで、イ
オンビームエッチングしてチャンネル型の導波層とし、
さらに、両側の端面を光学研磨してその端面より光入出
射が可能なSHG素子とした。このSHG素子は前記関
係式中の(A)式が、−0.020 の場合に相当するもので
あった。このSHG素子について、波長1.15μm、30
mWのHe−Neレーザを、LiNbO3 単結晶薄膜に
入射した場合のSHG変換効率を測定したところ、7.9
%であり、高いSHG変換効率が得られた。
Example 4-1 When the wavelength (λ) of the fundamental laser light was 1.15 μm,
Ordinary Refractive Index When Injecting Fundamental Wave Laser Light of Various Wavelengths
(NoS1) is 1.753, and the second harmonic wave is generated under this incident condition.
Extraordinary refractive index (neS2) of 1.761 when wavelength is generated
0.5 mm thick C-cut α-Al 2 O 3 Single crystal substrate
When the fundamental laser light of wavelength (λ) is incident on
The optical refractive index (noF1) is 2.227, and the second
Extraordinary refractive index (neF2) is 2.21 when harmonics are generated
8 is LiNbO3RF single crystal thin film
Was grown to a thickness of 2.24 .mu.m. This thin film table
The surface roughness is JIS B0601 Rmax = 100 Å
It was Furthermore, a photoresist film is formed on this single crystal thin film.
An etching mask having a width of 5 μm is formed, and then the mask is formed.
On-beam etching to make a channel type waveguide layer,
Furthermore, the end faces on both sides are optically polished and light enters and exits from the end faces.
The SHG element is capable of firing. This SHG element is
Equation (A) in the equation is equivalent to the case of -0.020
there were. About this SHG element, wavelength 1.15μm, 30
mW He-Ne laser, LiNbO3For single crystal thin film
When SHG conversion efficiency when incident is measured, it is 7.9
%, And high SHG conversion efficiency was obtained.

【0038】実施例4−2 前記実施例4−1と同様であるが、LiNbO 3単結晶
薄膜の厚さを3.52μmとしたSHG素子を作製した。
この薄膜の表面粗さは、JIS B0601Rmax =11
00Åであった。このSHG素子について、実施例4−1
と同様にSHG変換効率を測定したところ1.7%であ
り、変換効率の高いSHG素子であることが認められ
た。
Example 4-2 The same as Example 4-1 except that LiNbO was used. 3 single crystal
An SHG element having a thin film thickness of 3.52 μm was produced.
The surface roughness of this thin film is JIS B0601Rmax = 11
It was 00Å. About this SHG element, Example 4-1
When the SHG conversion efficiency was measured in the same manner as above, it was 1.7%.
Therefore, it is recognized that the SHG element has high conversion efficiency.
It was

【0039】実施例4−3 前記実施例4−1と同様であるが、LiNbO3 単結晶
薄膜の厚さを4.48μmとしたSHG素子を作製した。こ
の薄膜の表面粗さは、JISB0601 Rmax =800
Åであった。このSHG素子について、実施例4−1と
同様にSHG変換効率を測定したところ3.9%であ
り、変換効率の高いSHG素子であることが認められ
た。
Example 4-3 An SHG device similar to that of Example 4-1 was prepared, except that the LiNbO 3 single crystal thin film had a thickness of 4.48 μm. The surface roughness of this thin film is JISB0601 Rmax = 800
It was Å. When the SHG conversion efficiency of this SHG element was measured in the same manner as in Example 4-1, it was 3.9%, and it was confirmed that the SHG element had a high conversion efficiency.

【0040】実施例5−1 RFスパッタリング法により、厚さ1mmのZカットLi
TaO3 単結晶基板上に、厚さ1000ÅのV膜を形成し、
熱拡散法によりLiTaO3 単結晶表層にVを拡散させ
た。基本波レーザ光波長(λ)を0.84μmとしたとき、
この基本波レーザ光を入射するときの常光屈折率(no
S1)が2.130 で、この入射条件で第2高調波波長を発生
したときの異常光屈折率(neS2)は2.229 となった。
この基板上に、液相エピタキシャル成長法により、波長
(λ)の基本波レーザ光が入射されるときの常光屈折率
(noF1)が2.248 で、この入射条件の方で第2高調波
を発生したときの異常光屈折率(neF2)が2.294であ
る, Zn,Mgをそれぞれ2および5 mol%固溶させた
LiNbO 3単結晶薄膜を、1.94μmの厚さに成長させ
た。この薄膜の表面粗さは、JIS B0601 Rma
x =150Åであった。さらに、この単結晶薄膜上に、フ
ォトレジスト膜により幅5μmのエッチングマスクを形
成し、次いで、イオンビームエッチングによりチャンネ
ル型の導波層とし、さらに、両側の端面を光学研磨して
この端面より光入出射が可能なSHG素子とした。この
SHG素子は、前記関係式中の(A)式が、0.71の場合
に相当するものであった。このSHG素子について、波
長0.84μm、100 mWの半導体レーザを、Zn,Mg固
溶LiNbO3 単結晶薄膜に入射した場合のSHG変換
効率を測定したところ13.8%であり、高いSHG変換効
率が得られた。
Example 5-1 Z-cut Li having a thickness of 1 mm was formed by the RF sputtering method.
TaO3Form a 1000Å thick V film on a single crystal substrate,
LiTaO by thermal diffusion method3Diffuse V into the single crystal surface
It was When the fundamental laser light wavelength (λ) is 0.84 μm,
Ordinary refractive index (no when entering this fundamental wave laser light)
S1) is 2.130, and the second harmonic wavelength is generated under this incident condition.
The extraordinary light refractive index (neS2) at that time was 2.229.
The wavelength on this substrate was measured by the liquid phase epitaxial growth method.
Ordinary refractive index when (λ) fundamental laser light is incident
(NoF1) is 2.248, and the second harmonic is generated under this incident condition.
The extraordinary light refractive index (neF2) when is generated is 2.294.
Zn and Mg dissolved in 2 and 5 mol% respectively
LiNbO 3 Single crystal thin film was grown to a thickness of 1.94 μm.
It was The surface roughness of this thin film is JIS B0601 Rma.
x = 150Å. Furthermore, on this single crystal thin film,
Form an etching mask with a width of 5 μm using a photoresist film.
Channel, then ion beam etching
As a rectangular waveguiding layer, and further optically polish the end faces on both sides.
The SHG element is capable of entering and exiting light from this end face. this
In the SHG element, when the expression (A) in the above relational expression is 0.71
Was equivalent to. For this SHG element,
A 0.84 μm long, 100 mW semiconductor laser was used for Zn
Melt LiNbO3SHG conversion when incident on a single crystal thin film
The efficiency was measured to be 13.8%, which is a high SHG conversion effect.
The rate was obtained.

【0041】実施例5−2 前記実施例5−1と同様であるが、LiNbO3 単結晶
薄膜の厚さを2.92μmとしたSHG素子を作製した。こ
の薄膜の表面粗さは、JISB0601 Rmax =200
Åであった。このSHG素子について、実施例5−1と
同様にSHG変換効率を測定したところ9.2%であ
り、変換効率の高いSHG素子であることが認められ
た。
Example 5-2 An SHG device similar to that of Example 5-1 was prepared, except that the LiNbO 3 single crystal thin film had a thickness of 2.92 μm. The surface roughness of this thin film is JISB0601 Rmax = 200
It was Å. When the SHG conversion efficiency of this SHG element was measured in the same manner as in Example 5-1, it was 9.2%, and it was confirmed that the SHG element had a high conversion efficiency.

【0042】実施例5−3 前記実施例5−1と同様であるが、LiNbO3 単結晶
薄膜の厚さを3.40μmとしたSHG素子を作製した。こ
の薄膜の表面粗さは、JISB0601 Rmax =1200
Åであった。このSHG素子について、実施例5−1と
同様にSHG変換効率を測定したところ2.6%であ
り、変換効率の高いSHG素子であることが認められ
た。
Example 5-3 An SHG device similar to that of Example 5-1 was prepared, except that the LiNbO 3 single crystal thin film had a thickness of 3.40 μm. The surface roughness of this thin film is JISB0601 Rmax = 1200.
It was Å. When the SHG conversion efficiency of this SHG element was measured in the same manner as in Example 5-1, it was 2.6%, and it was confirmed that the SHG element had a high conversion efficiency.

【0043】実施例6−1 基本波レーザ光の波長(λ)を0.78μmとしたとき、こ
の波長の基本波レーザ光を入射するときの常光屈折率
(noS1)が1.454 で、この入射条件下で第2高調波を
発生したときの異常光屈折率(neS2)が1.471 である
厚さ1mmのSiO 2基板上に、RFスパッタリング法に
より、波長(λ)の基本波レーザ光を入射するときの常
光屈折率(noF1)が2.287 で、この入射条件下で第2
高調波を発生したときの異常光屈折率(neF2)が2.36
0 であるBNN単結晶薄膜を、0.72μmの厚さに成長さ
せた。この薄膜の表面粗さは、JIS B0601 R
max=100 Åであった。さらに、この単結晶薄膜上に、
フォトレジスト膜により幅5μmのエッチングマスクを
形成し、次いで、イオンビームエッチングによりチャン
ネル型の導波層とし、さらに、両側の端面を光学研磨し
てこの端面より光入出射が可能なSHG素子とした。こ
のSHG素子は、前記関係式中の(A)式が、0.082 の
場合に相当するものであった。このSHG素子につい
て、波長0.78μm、50mWの半導体レーザを、BNN
単結晶薄膜に入射した場合のSHG変換効率を測定した
ところ20.4%であり、高いSHG変換効率が得られた。
Example 6-1 When the wavelength (λ) of the fundamental laser light is 0.78 μm,
Ordinary Refractive Index When Injecting Fundamental Wave Laser Light of Various Wavelengths
(NoS1) is 1.454, and the second harmonic is generated under this incident condition.
The extraordinary light refractive index (neS2) when generated is 1.471.
1mm thick SiO 2 RF sputtering method on the substrate
Therefore, when the fundamental laser light of wavelength (λ) is incident,
The photorefractive index (noF1) is 2.287, and the second
The extraordinary light refractive index (neF2) is 2.36 when harmonics are generated.
A BNN single crystal thin film of 0 was grown to a thickness of 0.72 μm.
Let The surface roughness of this thin film is JIS B0601 R
It was max = 100Å. Furthermore, on this single crystal thin film,
An etching mask with a width of 5 μm is formed by the photoresist film.
Formed and then ion beam etching
It is a channel waveguide layer, and both end faces are optically polished.
The SHG element is capable of entering and exiting light from the end face of the lever. This
In the SHG element of, the formula (A) in the relational expression is 0.082
It was the case. About this SHG element
A semiconductor laser with a wavelength of 0.78 μm and 50 mW
The SHG conversion efficiency when incident on a single crystal thin film was measured.
It was 20.4%, and high SHG conversion efficiency was obtained.

【0044】実施例6−2 前記実施例6−1と同様であるが、BNN単結晶薄膜の
厚さを1.13μmとしたSHG素子を作製した。この薄膜
の表面粗さは、JIS B0601 Rmax =1200Åで
あった。このSHG素子について、実施例6−1と同様
にSHG変換効率を測定したところ4.3%であり、変
換効率の高いSHG素子であることが認められた。
Example 6-2 An SHG element similar to the above Example 6-1 was prepared, except that the BNN single crystal thin film had a thickness of 1.13 μm. The surface roughness of this thin film was JIS B0601 Rmax = 1200Å. When the SHG conversion efficiency of this SHG element was measured in the same manner as in Example 6-1, it was 4.3%, and it was confirmed that the SHG element had a high conversion efficiency.

【0045】実施例6−3 前記実施例6−1と同様であるが、BNN単結晶薄膜の
厚さを1.30μmとしたSHG素子を作製した。この薄膜
の表面粗さは、JIS B0601 Rmax =150 Åで
あった。このSHG素子について、実施例6−1と同様
にSHG変換効率を測定したところ11.3%であり、変換
効率の高いSHG素子であることが認められた。
Example 6-3 An SHG device similar to that of Example 6-1 was prepared, except that the BNN single crystal thin film had a thickness of 1.30 μm. The surface roughness of this thin film was JIS B0601 Rmax = 150Å. When the SHG conversion efficiency of this SHG element was measured in the same manner as in Example 6-1, it was 11.3%, and it was confirmed that the SHG element had a high conversion efficiency.

【0046】実施例7−1 基本波レーザ光の波長(λ)を1.06μmとしたとき、こ
の波長の基本波レーザ光を入射するときの常光屈折率
(noS1)が2.137 で、この入射条件下で第2高調波を
発生したときの異常光屈折率(neS2)が2.209 である
厚さ1mmのXカットLiTaO 3単結晶基板上に、波長
(λ)の基本波レーザ光を入射するときの常光屈折率
(noF1)が2.232 で、この入射条件下で第2高調波を
発生したときの異常光屈折率(neF2)が2.235 である
LiNbO3 単結晶薄膜を、液相エピタキシャル成長法
により5.15μmの厚さに成長させた。この薄膜の表面粗
さは、JIS B0601 Rmax =5000Åであった。
さらに、この単結晶薄膜上にフォトレジスト膜により幅
5μmのエッチングマスクを形成し、次いで、イオンビ
ームエッチングによりチャンネル型の導波層とし、さら
に、両側の端面を光学研磨してこの端面よりの光入出射
が可能なSHG素子とした。このSHG素子は前記関係
式中の(A)式が、0.12の場合に相当するものであっ
た。このSHG素子について、波長1.06μm、100 mW
のYAGレーザを、LiNbO3 単結晶薄膜に入射した
場合のSHG変換効率を測定したところ3.3%であ
り、高いSHG変換効率が得られた。
Example 7-1 When the wavelength (λ) of the fundamental laser light is 1.06 μm,
Ordinary Refractive Index When Injecting Fundamental Wave Laser Light of Various Wavelengths
(NoS1) is 2.137, and the second harmonic is
The extraordinary light refractive index (neS2) when it occurs is 2.209
1mm thick X-cut LiTaO 3 Wavelength on single crystal substrate
Ordinary refractive index when the fundamental laser light of (λ) is incident
(NoF1) is 2.232, and the second harmonic is generated under this incident condition.
Extraordinary light refractive index (neF2) when generated is 2.235
LiNbO3Liquid phase epitaxial growth method for single crystal thin film
Was grown to a thickness of 5.15 μm. Surface roughness of this thin film
That is, JIS B0601 Rmax = 5000Å.
Furthermore, a width of a photoresist film is applied on this single crystal thin film.
An etching mask of 5 μm is formed, and then an ion mask is formed.
Channel etching to form a channel-type waveguide layer
In addition, the end faces on both sides are optically polished and the light enters and exits from this end face.
The SHG element is capable of This SHG element is related to the above
The formula (A) in the formula corresponds to the case of 0.12.
It was About this SHG element, wavelength 1.06μm, 100mW
Of YAG laser of LiNbO3Incident on a single crystal thin film
The SHG conversion efficiency in this case was 3.3%.
Therefore, high SHG conversion efficiency was obtained.

【0047】実施例7−2 前記実施例7−1と同様であるが、LiNbO 3単結晶
薄膜の厚さを7.04μmとしたSHG素子を作製した。こ
の薄膜の表面粗さは、JISB0601 Rmax =7000
Åであった。このSHG素子について、実施例7−1と
同様にSHG変換効率を測定したところ0.8%であ
り、変換効率の高いSHG素子であることが認められ
た。
Example 7-2 The same as Example 7-1 except that LiNbO was used. 3 single crystal
An SHG element having a thin film thickness of 7.04 μm was produced. This
The surface roughness of the thin film is JIS B0601 Rmax = 7000
It was Å. About this SHG element,
Similarly, when the SHG conversion efficiency was measured, it was 0.8%.
Therefore, it is recognized that the SHG element has high conversion efficiency.
It was

【0048】実施例7−3 前記実施例7−1と同様であるが、LiNbO 3単結晶
薄膜の厚さを8.17μmとしたSHG素子を作製した。こ
の薄膜の表面粗さは、JISB0601 Rmax =6000
Åであった。このSHG素子について、実施例7−1と
同様にSHG変換効率を測定したところ0.7%であ
り、変換効率の高いSHG素子であることが認められ
た。
Example 7-3 Same as Example 7-1 except that LiNbO 3 single crystal
An SHG element having a thin film thickness of 8.17 μm was produced. This
The surface roughness of the thin film is JIS B0601 Rmax = 6000
It was Å. About this SHG element,
Similarly, when the SHG conversion efficiency was measured, it was 0.7%.
Therefore, it is recognized that the SHG element has high conversion efficiency.
It was

【0049】比較例1 波長(λ)が1.06μmの、基本波レーザ光を入射すると
きの常光屈折率(noS1)が2.137 で、この入射条件下
で第2高調波が発生したときの異常光屈折率(neS2)
が2.209 である, 厚さ1mmのXカットLiTaO3 単結
晶基板上に、波長(λ)の基本波レーザ光を入射すると
きの常光屈折率(noF1)が2.232 で、この入射条件で
第2高調波を発生したときの異常光屈折率(neF2)が
2.235 であるLiNbO3 単結晶薄膜を、液相エピタキ
シャル成長法により5.15μmの厚さに成長させた。この
薄膜の表面粗さは、JIS B0601 Rmax =1100
0Åであった。さらに、この単結晶薄膜上にフォトレジ
スト膜により幅5μmのエッチングマスクを形成し、次
いで、イオンビームエッチングによりチャンネル型の導
波層とし、さらに、両側の端面を光学研磨してこの端面
よりの光入出射が可能なSHG素子とした。このSHG
素子は前記関係式中の(A)式が、0.12の場合に相当す
るものであった。このSHG素子について、波長1.06μ
m、100 mWのYAGレーザを、LiNbO 3単結晶薄
膜に入射した場合のSHG変換効率を測定したところ0.
013 %であり、実用的なSHG素子を得ることができな
かった。
Comparative Example 1 When a fundamental wave laser beam having a wavelength (λ) of 1.06 μm is incident
The ordinary refractive index (noS1) of the mushroom is 2.137, and under this incident condition
Refractive index (neS2) of extraordinary light when the second harmonic is generated at
Is 2.209, 1mm thick X-cut LiTaO3Single bond
When fundamental wave laser light of wavelength (λ) is incident on the crystal substrate
The ordinary refractive index (noF1) of the mushroom is 2.232, and under this incident condition
The extraordinary light refractive index (neF2) when the second harmonic is generated
2.235 is LiNbO3Liquid crystal epitaxy
It was grown to a thickness of 5.15 μm by the charl growth method. this
The surface roughness of the thin film is JIS B0601 Rmax = 1100
It was 0Å. In addition, the photoresist on this single crystal thin film
An etching mask with a width of 5 μm is formed by the strike film,
Ion beam etching
A wave layer is formed, and the end faces on both sides are optically polished.
The SHG element is capable of further entering and exiting light. This SHG
The element corresponds to the case where the expression (A) in the above relational expression is 0.12.
It was something. This SHG element has a wavelength of 1.06μ
m, 100 mW YAG laser, LiNbO 3 single crystal thin
When the SHG conversion efficiency when incident on the film was measured, it was 0.
013%, and a practical SHG element cannot be obtained.
won.

【0050】比較例2 波長(λ)が0.67μmの、基本波レーザ光を入射すると
きの常光屈折率(noS1)が2.310 で、この入射条件下
で第2高調波が発生したときの異常光屈折率(neS2)
が2.350 である, 厚さ0.5 mmで異種元素含有のRカット
α−Al2 3 単結晶基板上に、波長(λ)の基本波レ
ーザ光を入射するときの常光屈折率(noF1)が2.270
で、この入射条件で第2高調波を発生したときの異常光
屈折率(neF2)が2.427 であるKLN単結晶薄膜を、
RFスパッタリング法により、0.42μmの厚さに成長さ
せた。この薄膜の表面粗さは、JIS B0601 R
max =10000Åであった。さらに、この単結晶薄膜上
に、フォトレジスト膜により幅5μmのエッチングマス
クを形成し、次いで、イオンビームエッチングによりチ
ャンネル型の導波層とし、さらに、両側の端面を光学研
磨してこの端面よりの光入出射が可能なSHG素子とし
た。このSHG素子は、前記関係式中の(A)式が、2.
04の場合に相当するものであった。このSHG素子につ
いて、波長0.67μm、50mWの半導体レーザを、KL
N単結晶薄膜に入射した場合のSHG変換効率を測定し
たところ0.005 %であり、実用的なSHG素子を得るこ
とができなかった。
Comparative Example 2 An ordinary light having a wavelength (λ) of 0.67 μm, an ordinary refractive index (noS1) of 2.310 when a fundamental laser beam is incident, and an abnormal light when a second harmonic is generated under this incident condition. Refractive index (neS2)
Is 2.350, the ordinary refractive index (noF1) is 2.270 when the fundamental wave laser light of wavelength (λ) is incident on the R-cut α-Al 2 O 3 single crystal substrate of 0.5 mm thickness and containing different elements.
Then, the KLN single crystal thin film having an extraordinary light refractive index (neF2) of 2.427 when the second harmonic is generated under this incident condition,
It was grown to a thickness of 0.42 μm by the RF sputtering method. The surface roughness of this thin film is JIS B0601 R
It was max = 10000Å. Further, an etching mask having a width of 5 μm is formed on the single crystal thin film with a photoresist film, and then a channel type waveguide layer is formed by ion beam etching. The SHG element is capable of entering and exiting light. In this SHG element, the expression (A) in the above relational expression is 2.
It was equivalent to 04. For this SHG element, a semiconductor laser with a wavelength of 0.67 μm and 50 mW was
When the SHG conversion efficiency when incident on the N single crystal thin film was measured, it was 0.005%, and a practical SHG element could not be obtained.

【0051】比較例3 波長(λ)が0.83μmの基本波レーザ光を入射するとき
の常光屈折率(noS1)が2.151 で、この入射条件で第
2高調波を発生したときの異常光屈折率(neS2)が2.
261 である厚さ0.5 mmのXカットLiTaO3単結晶基板上
に、波長(λ)の基本波レーザ光を入射するときの常光
屈折率(noF1)が2.270 で、この入射条件で第2高調
波を発生したときの異常光屈折率(neF2)が2.263 で
あるNd、Naをそれぞれ1mol %固溶させたLiNbO3
結晶薄膜を、液相エピタキシャル成長法により成長させ
た。電子顕微鏡観察の結果、厚さは3μmであることが
判った。この薄膜上に、フォトリソグラフィーにより、
さらにTi薄膜のパターンを形成し、次いで、イオンビ
ームエッチングを施して段差を形成した。段差を段差計
で測定したところ、0.80μmであった。Ti薄膜を除去
し、さらに電子顕微鏡観察を行ない、図1に示す膜厚T
と段差tの比率を求め、膜厚Tの厚さを求めた結果、膜
厚Tは2.96μmであった。さらにイオンビームエッチン
グを行ない、電子顕微鏡観察を行ない、図1に示す膜厚
Tと段差tの比率から膜厚Tの厚さを求め、膜厚Tを1.
80μmの厚さに調整した。導波路の端面を鏡面研磨し該
端面よりの光入出射を可能としSHG素子とした。この
SHG素子は、{( λ+0.1) N1 /( λ3T) }=0.2 の
場合に相当するものである。ただし、 このSHG素子について、波長0.83μm、50mWの半
導体レーザを、Nd,Na固溶LiNbO3単結晶薄膜の光学
軸(Z軸)に対し90°の入射角で入射した場合のSHG
変換効率を測定したところ18.8%であり、SHG変換効
率が極めて優れたSHG素子であることが認められた。
しかしながら、このSHG素子については、膜厚Tの測
定が非常に面倒であった。
Comparative Example 3 The ordinary refractive index (noS1) when a fundamental laser beam having a wavelength (λ) of 0.83 μm is 2.151, and the extraordinary refractive index when a second harmonic is generated under this incident condition. (NeS2) is 2.
The ordinary refractive index (noF1) is 2.270 when the fundamental laser light of wavelength (λ) is incident on the X-cut LiTaO 3 single crystal substrate of 261 which is 0.5 mm in thickness. A LiNbO 3 single crystal thin film in which 1 mol% of Nd and Na each having an extraordinary refractive index (neF2) of 2.263 when solid state was generated was grown by a liquid phase epitaxial growth method. As a result of electron microscope observation, it was found that the thickness was 3 μm. On this thin film, by photolithography,
Further, a Ti thin film pattern was formed, and then ion beam etching was performed to form steps. When the step difference was measured with a step meter, it was 0.80 μm. By removing the Ti thin film and further observing with an electron microscope, the film thickness T shown in FIG.
As a result of obtaining the ratio of the step difference t and the thickness T, the thickness T was 2.96 μm. Further, ion beam etching is performed and electron microscope observation is performed, and the thickness T is obtained from the ratio of the thickness T and the step t shown in FIG.
The thickness was adjusted to 80 μm. The end surface of the waveguide was mirror-polished to allow light to enter and exit from the end surface, thus forming an SHG element. This SHG element corresponds to the case of {(λ + 0.1) N 1 / (λ 3 T)} = 0.2. However, In this SHG element, a semiconductor laser having a wavelength of 0.83 μm and a power of 50 mW was incident at an incident angle of 90 ° with respect to the optical axis (Z axis) of the Nd, Na solid solution LiNbO 3 single crystal thin film.
When the conversion efficiency was measured, it was 18.8%, and it was confirmed that the SHG element had an extremely excellent SHG conversion efficiency.
However, for this SHG element, measurement of the film thickness T was very troublesome.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、作
製が容易で、しかも極めて高いSHG変換効率を有する
薄膜導波路構造のSHG素子を得ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an SHG element having a thin film waveguide structure which is easy to manufacture and has an extremely high SHG conversion efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のSHG素子の略線図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an SHG element of the present invention.

【図2】LiTaO3 基板上にLiNbO3 薄膜を形成
した場合の、LiTaO3 , LiNbO3 の波長分散曲
線である。
FIG. 2 is a wavelength dispersion curve of LiTaO 3 and LiNbO 3 when a LiNbO 3 thin film is formed on a LiTaO 3 substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 薄膜 3 導波層 1 substrate 2 thin film 3 waveguiding layer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、非線形光学効果をもつ薄膜導
波層が形成されてなる第2高調波発生素子において、前
記薄膜導波層はその表面粗さRmax を10〜10000Åの
範囲内とし、この薄膜導波層中に波長λの基本波レーザ
光を入射するときの該薄膜導波層の常光屈折率を(no
F1)とし、この入射条件の下でλ/2の第2高調波を発
生するときの基板の異常光屈折率を(neS2)とし、そ
してこのような第2高調波を発生したときの前記薄膜導
波層の異常光屈折率を(neF2)とするとき、基板なら
びに薄膜導波層の特性が下記の関係式; で示されるとき、式中(A)の値が、 −1.22≦(A)≦ 1.03 の範囲内になるものにて構成したことを特徴とする第2
高調波発生素子。
1. A second harmonic generation device comprising a thin film waveguide layer having a non-linear optical effect formed on a substrate, wherein the thin film waveguide layer has a surface roughness Rmax in the range of 10 to 10,000 Å. , The ordinary refractive index of the thin-film waveguide layer when a fundamental-wave laser beam having a wavelength λ is incident on it (no
F1), the extraordinary optical refractive index of the substrate when generating the second harmonic of λ / 2 under this incident condition is (neS2), and the thin film when such second harmonic is generated. When the extraordinary refractive index of the waveguiding layer is (neF2), the characteristics of the substrate and the thin film waveguiding layer are the following relational expressions; The second feature is that the value of (A) in the formula is within the range of −1.22 ≦ (A) ≦ 1.03.
Harmonic generator.
【請求項2】 前記第2高調波発生素子は、導波層の幅
が1〜10μmのチャンネル型である請求項1記載の第
2高調波発生素子。
2. The second harmonic generating element according to claim 1, wherein the second harmonic generating element is a channel type having a waveguide layer width of 1 to 10 μm.
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