JPH07261212A - Formation of domain inversion structure of ferroelectric substance - Google Patents

Formation of domain inversion structure of ferroelectric substance

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JPH07261212A
JPH07261212A JP4661994A JP4661994A JPH07261212A JP H07261212 A JPH07261212 A JP H07261212A JP 4661994 A JP4661994 A JP 4661994A JP 4661994 A JP4661994 A JP 4661994A JP H07261212 A JPH07261212 A JP H07261212A
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JP
Japan
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electrode
domain inversion
electrodes
substrate
mgo
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Application number
JP4661994A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasukazu Nihei
靖和 二瓶
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To form a domain inversion part having high uniformity within a plane parallel with electrodes by using electrodes of which the outer ends exist on the side inner than the outer end of an electrode of the side to impart a charge as the electrodes to be grounded. CONSTITUTION:The grounding electrodes lining up at a prescribed pitch are mounted at the central part of the +z face of an MgO-LiNbO3 substrate 1 and the flat planar minus electrode 3 is mounted at the -z face 1b. The vertical x horizontal size of the minus electrode 3 to be used as the electrode of the side to impart the charges is the same as the substrate size and the vertical x horizontal size of the grounding electrodes 2 is set smaller than this size. The grounding electrodes 2 are set at zero potential. On the other hand, the minus electrode 3 is connected to an electrode 4 and the charge is impressed to the MgO-LiNbO3 substrate 1 from this minus electrode 3. As a result, the domain inversion part 5 having the patterns repeated at the prescribed period lambdain correspondence to the grounding electrodes 2 is formed by inversion of the polarization of the part held by both electrodes 2, 3 of the substrate 1.

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、周期ドメイン反転構造
を有する光波長変換素子等を作成する等のために、非線
形光学効果を有する強誘電体に所定パターンのドメイン
反転構造を形成する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a domain inversion structure having a predetermined pattern in a ferroelectric material having a nonlinear optical effect, for example, for producing an optical wavelength conversion element having a periodic domain inversion structure. It is a thing.

【0002】[0002]

【従来の技術】非線形光学効果を有する強誘電体の自発
分極(ドメイン)を周期的に反転させた領域を設けた光
波長変換素子を用いて、基本波を第2高調波に波長変換
する方法が既にBleombergenらによって提案されている
(Phys.Rev.,vol.127,No.6,1918(1962)参照)。
この方法においては、ドメイン反転部の周期Λを、 Λc=2π/{β(2ω)−2β(ω)} ……(1) ただしβ(2ω)は第2高調波の伝搬定数 2β(ω)は基本波の伝搬定数 で与えられるコヒーレント長Λcの整数倍になるように
設定することで、基本波と第2高調波との位相整合を取
ることができる。非線形光学材料のバルク結晶を用いて
波長変換する場合は、位相整合する波長が結晶固有の特
定波長に限られるが、上記の方法によれば、任意の波長
に対して(1) を満足する周期Λを選択することにより、
効率良く位相整合を取ることが可能となる。
2. Description of the Related Art A method of converting a fundamental wave into a second harmonic using an optical wavelength conversion element provided with a region in which spontaneous polarization (domain) of a ferroelectric substance having a nonlinear optical effect is periodically inverted. Have already been proposed by Bleombergen et al. (See Phys. Rev., vol. 127, No. 6, 1918 (1962)).
In this method, the period Λ of the domain inversion part is represented by Λc = 2π / {β (2ω) -2β (ω)} (1) where β (2ω) is the propagation constant 2β (ω) of the second harmonic. Is set to be an integral multiple of the coherent length Λc given by the propagation constant of the fundamental wave, so that the fundamental wave and the second harmonic can be phase-matched. When wavelength conversion is performed using a bulk crystal of a nonlinear optical material, the phase-matching wavelength is limited to a specific wavelength peculiar to the crystal, but according to the above method, a period that satisfies (1) for any wavelength By choosing Λ,
It is possible to achieve phase matching efficiently.

【0003】上述のような周期ドメイン反転構造を形成
する方法の1つとして従来より、例えば特開平4−33
5620号公報や同5−210132号公報に示される
ように、単分極化された非線形光学効果を有する強誘電
体の一表面に所定パターンの電極を形成するとともに、
この一表面に対面する他表面に対向電極を形成し、これ
ら2つの電極を介して該強誘電体に電荷を与えて、そこ
に上記所定パターンに対応したドメイン反転部を形成す
る、という方法が知られている。
As one of the methods for forming the above-mentioned periodic domain inversion structure, there is a conventional method, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-33.
As disclosed in Japanese Patent No. 5620 and Japanese Patent Laid-Open No. 5-210132, an electrode having a predetermined pattern is formed on one surface of a ferroelectric substance having a monopolarized nonlinear optical effect.
A method of forming a counter electrode on the other surface facing the one surface, applying a charge to the ferroelectric substance via these two electrodes, and forming a domain inversion portion corresponding to the predetermined pattern thereat Are known.

【0004】また、このように1対の電極を介して強誘
電体に電場を印加してドメイン反転部を形成する方法に
おいて、これら2つの電極の一方を接地してその電位を
ゼロに保ち、他方の電極から強誘電体に+または−の電
荷を与えることが考えられる。
Further, in the method of forming an inversion domain by applying an electric field to a ferroelectric substance through a pair of electrodes in this way, one of these two electrodes is grounded to keep its potential at zero. It is conceivable to apply + or-charge to the ferroelectric substance from the other electrode.

【0005】このように、一方の電極側の電位をゼロに
保って強誘電体に電場を印加する場合、従来は2つの電
極として、大きさが互いに略等しくて外端部どうしが整
合するもの、あるいは接地される方の電極の外端部が、
電荷を与える方の電極の外端部よりも外側に位置するよ
うに大きさを互いに変えたものが用いられる。
As described above, when an electric field is applied to a ferroelectric substance while keeping the potential on one electrode side at zero, conventionally, two electrodes have substantially the same size and their outer ends are aligned with each other. , Or the outer end of the grounded electrode,
The electrodes having different sizes are used so that they are located outside the outer end of the electrode that gives the electric charge.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような2
つの電極を用いる方法においては、電極と平行な面内に
おけるドメイン反転の均一性が良くないという問題が認
められている。つまり、本来ならば、上記面内の電極に
挟まれた領域では全領域に亘ってドメイン反転し、その
他の領域ではドメイン反転が全く抑えられるべきとこ
ろ、電極に挟まれた領域の一部でドメイン反転が起きな
かったり、反対にその他の領域の一部でドメイン反転が
起きる、といった不具合が発生することがある。
However, such a problem
In the method using one electrode, it has been recognized that the uniformity of domain inversion in a plane parallel to the electrode is not good. In other words, originally, domain inversion should be performed over the entire area in the area sandwiched by the electrodes in the above plane, and domain inversion should be completely suppressed in other areas. In some cases, inversion may not occur, or conversely, domain inversion may occur in some of the other regions.

【0007】そこで本発明は、電極と平行な面内の均一
性が高いドメイン反転部を形成することができる、強誘
電体のドメイン反転構造形成方法を提供することを目的
とするものである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for forming a domain inversion structure of a ferroelectric substance, which can form a domain inversion portion having high uniformity in a plane parallel to an electrode.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による強誘電体の
ドメイン反転構造形成方法は、前述したように、単分極
化された非線形光学効果を有する強誘電体の一表面に所
定パターンの電極を形成するとともに、この一表面に対
面する他表面に対向電極を形成し、これら2つの電極の
一方を接地してその電位をゼロに保つ一方、他方の電極
から強誘電体に電荷を与えて、該強誘電体に上記所定パ
ターンに対応したドメイン反転部を形成する強誘電体の
ドメイン反転構造形成方法において、上記接地される方
の電極として、その外端部が、電荷を与える方の電極の
外端部よりも内側に位置するものを用いることを特徴と
するものである。
As described above, the method for forming a domain inversion structure of a ferroelectric substance according to the present invention comprises forming a predetermined pattern of electrodes on one surface of a ferroelectric substance having a non-linear optical effect monopolarized. Along with the formation, an opposite electrode is formed on the other surface facing the one surface, and one of these two electrodes is grounded to keep its potential at zero, while the other electrode gives a charge to the ferroelectric substance, In the method of forming a domain inversion structure of a ferroelectric in which a domain inversion portion corresponding to the predetermined pattern is formed in the ferroelectric, an outer end portion of the electrode that gives a charge is used as the grounded electrode. It is characterized in that one located inside the outer end is used.

【0009】[0009]

【作用および発明の効果】本発明者等の研究によると、
従来方法においてドメイン反転の均一性が損なわれてい
るのは、電荷を与える方の電極の外端部と向き合う位置
に、接地される方の電極の一部が存在しているため、こ
の電荷を与える方の電極の外端部付近の強誘電体部分か
ら偏ってドメイン反転が進んでしまうことに起因してい
ると考えられる。この現象は、一般に導電体中の電荷は
導電体の端部に集まる性質を持っている、ということか
らも理解できることである。
[Operation and effect of the invention] According to the study by the present inventors,
In the conventional method, the uniformity of domain inversion is impaired because a part of the electrode to be grounded exists at a position facing the outer end of the electrode to give the charge. It is considered that this is because the domain inversion proceeds deviated from the ferroelectric portion in the vicinity of the outer end of the electrode to be applied. This phenomenon can also be understood from the fact that the charges in the conductor generally have the property of gathering at the ends of the conductor.

【0010】そこで本発明の方法におけるように、接地
側電極として、その外端部が、電荷を与える方の電極の
外端部よりも内側に位置するものを用いれば、電荷を与
える方の電極の外端部と向き合う位置に接地側電極は存
在しないので、この電荷を与える方の電極の外端部付近
の強誘電体部分から偏ってドメイン反転が進んでしまう
ことを回避でき、その結果、電極と平行な面内の均一性
が高いドメイン反転部を形成可能となる。
Therefore, as in the method of the present invention, if a ground-side electrode whose outer end portion is located inside the outer end portion of the electrode that gives the electric charge, the electrode that gives the electric charge is used. Since the ground side electrode does not exist at a position facing the outer end of the electrode, it is possible to prevent the domain inversion from being biased from the ferroelectric portion in the vicinity of the outer end of the electrode giving the electric charge. It becomes possible to form a domain inversion part having high uniformity in a plane parallel to the electrodes.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の
方法を詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施例に
よりドメイン反転構造を形成する様子を示している。こ
の図1において、1は非線形光学効果を有する強誘電体
である、MgOがドープされたLiNbO3 の基板であ
る。このMgO−LiNbO3 基板1としては、その最
も大きい非線形光学材料定数d33が有効に利用できるよ
うに、z面で光学研磨されたz板が使用されている。ま
たこのMgO−LiNbO3 基板1は、公知の方法によ
り予め単分極化処理がなされた上で、一例として厚さ0.
3 mm、縦×横のサイズが4×4mmに形成されてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The method of the present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 shows the formation of a domain inversion structure according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a MgO-doped LiNbO 3 substrate which is a ferroelectric substance having a nonlinear optical effect. As the MgO-LiNbO 3 substrate 1, so that the largest nonlinear optical material constant d 33 can be effectively utilized, z plate which is optically polished in z-plane it is used. Further, this MgO-LiNbO 3 substrate 1 has been previously monopolarized by a known method, and has a thickness of, for example, 0.
The size is 3 mm, and the size of length x width is 4 x 4 mm.

【0012】そしてこのMgO−LiNbO3 基板1の
+z面1aの中央部には、所定ピッチで並ぶ櫛歯状部分
を有するアース電極2を取り付け、−z面1bには平板
状のマイナス電極3を取り付ける。後述するように電荷
を与える方の電極となるこのマイナス電極3の縦×横の
サイズは、基板サイズと同じ4×4mmであり、アース
電極2の縦×横のサイズはそれよりも小さい2×1mm
とされている。
A ground electrode 2 having comb-shaped portions arranged at a predetermined pitch is attached to the center of the + z surface 1a of the MgO-LiNbO 3 substrate 1, and a flat negative electrode 3 is attached to the -z surface 1b. Install. As will be described later, the size of the minus electrode 3 which becomes an electrode for giving an electric charge is 4 × 4 mm, which is the same as the substrate size, and the length × width of the ground electrode 2 is 2 × which is smaller than that. 1 mm
It is said that.

【0013】上記アース電極2は図示のように接地して
その電位をゼロに保ち、一方マイナス電極3を電源4に
接続して、このマイナス電極3からMgO−LiNbO
3 基板1にマイナスの電荷を印加する。本実施例では−
800 μAの電流を3分間流した。
The ground electrode 2 is grounded as shown in the figure to keep its potential at zero, while the negative electrode 3 is connected to the power source 4 so that the negative electrode 3 is connected to MgO-LiNbO.
3 Negative charge is applied to the substrate 1. In this embodiment −
A current of 800 μA was applied for 3 minutes.

【0014】上述のようにしてMgO−LiNbO3
板1に電荷を印加すると、この基板1の両電極2、3に
挟まれる部分の分極が反転し、アース電極2の櫛歯状部
分の形状に対応して所定周期Λで繰り返すパターンを有
するドメイン反転部5が形成される。ここで上記周期Λ
は、MgO−LiNbO3 の屈折率の波長分散を考慮し
て、基板1のx方向に沿って946 nm近辺で1次の周期
となるように4.6 μmとした。
When a charge is applied to the MgO--LiNbO 3 substrate 1 as described above, the polarization of the portion sandwiched between the electrodes 2 and 3 of the substrate 1 is inverted, and the shape of the comb-teeth portion of the ground electrode 2 is formed. Correspondingly, domain inversion unit 5 having a pattern repeating with a predetermined period Λ is formed. Where the period Λ
In consideration of the wavelength dispersion of the refractive index of MgO-LiNbO 3, the thickness was set to 4.6 μm along the x direction of the substrate 1 so as to have a first-order period near 946 nm.

【0015】+z面1aと平行な面内におけるドメイン
反転部5の状態を顕微鏡で観察したところ、この面内の
電極2、3に挟まれた領域では全領域に亘ってドメイン
反転し、その他の領域ではドメイン反転が全く抑えられ
ており、この面内におけるドメイン反転の均一性が非常
に高いことが確認された。
When the state of the domain inversion portion 5 in a plane parallel to the + z plane 1a is observed with a microscope, the domain sandwiched between the electrodes 2 and 3 in this plane is domain-reversed over the entire area, and It was confirmed that domain inversion was completely suppressed in the region, and the uniformity of domain inversion in this plane was extremely high.

【0016】次に、図2を参照して本発明の第2実施例
について説明する。なおこの図2において、図1中の要
素と同等の要素には同番号を付し、それらについての重
複した説明は省略する(以下、同様)。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, elements that are the same as the elements in FIG. 1 are given the same numbers, and duplicated description thereof is omitted (the same applies hereinafter).

【0017】この第2実施例において用いられるMgO
−LiNbO3 基板1も、公知の方法により予め単分極
化処理がなされたz板で、一例として厚さ0.3 mm、縦
×横のサイズが2×4mmに形成されている。
MgO used in this second embodiment
The —LiNbO 3 substrate 1 is also a z-plate that has been monopolarized in advance by a known method, and has a thickness of 0.3 mm and a length × width of 2 × 4 mm.

【0018】そしてこのMgO−LiNbO3 基板1の
−z面1bの中央部には、平板状のアース電極12を取り
付け、+z面1aには所定ピッチで並ぶ櫛歯状部分を有
するプラス電極13を取り付ける。後述するように電荷を
与える方の電極となるこのプラス電極13の縦×横のサイ
ズは、基板サイズと同じ2×4mmであり、アース電極
12の縦×横のサイズはそれよりも小さい0.2 ×1mmと
されている。
A flat plate-shaped ground electrode 12 is attached to the center of the -z surface 1b of the MgO-LiNbO 3 substrate 1, and a plus electrode 13 having comb-teeth-shaped portions arranged at a predetermined pitch on the + z surface 1a. Install. As will be described later, the size of this plus electrode 13, which serves as an electrode for giving an electric charge, is 2 × 4 mm, which is the same as the substrate size.
The size of 12 length x width is 0.2 x 1 mm, which is smaller than that.

【0019】上記アース電極12は図示のように接地して
その電位をゼロに保ち、一方プラス電極13を電源14に接
続して、このプラス電極13からMgO−LiNbO3
板1にプラスの電荷を印加する。本実施例では+1200μ
Aの電流を5秒間流した。
The earth electrode 12 is grounded as shown in the figure to keep its potential at zero, while the positive electrode 13 is connected to a power source 14 to give a positive charge to the MgO-LiNbO 3 substrate 1. Apply. In this embodiment, + 1200μ
The current of A was applied for 5 seconds.

【0020】上述のようにしてMgO−LiNbO3
板1に電荷を印加すると、この基板1の両電極12、13に
挟まれる部分の分極が反転し、プラス電極13の櫛歯状部
分の形状に対応して所定周期で繰り返すパターンを有す
るドメイン反転部5が形成される。
When electric charges are applied to the MgO-LiNbO 3 substrate 1 as described above, the polarization of the portion sandwiched between the electrodes 12 and 13 of the substrate 1 is inverted, and the shape of the comb-teeth portion of the plus electrode 13 is formed. Correspondingly, domain inversion portion 5 having a pattern repeating at a predetermined cycle is formed.

【0021】この方法で形成されたドメイン反転部5を
顕微鏡で観察したが、この場合も、電極12および13と平
行な面内におけるドメイン反転の均一性が非常に高いこ
とが確認された。
The domain inversion portion 5 formed by this method was observed with a microscope, and it was confirmed that the uniformity of domain inversion in the plane parallel to the electrodes 12 and 13 was very high.

【0022】次に、本発明方法の効果を確認するための
比較例について説明する。図3は、従来方法を適用した
第1比較例の方法によりドメイン反転構造を形成する様
子を示している。この第1比較例において用いられるM
gO−LiNbO3 基板1も、公知の方法により予め単
分極化処理がなされたz板で、一例として厚さ0.3 m
m、縦×横のサイズが2×4mmに形成されている。
Next, a comparative example for confirming the effect of the method of the present invention will be described. FIG. 3 shows how the domain inversion structure is formed by the method of the first comparative example to which the conventional method is applied. M used in this first comparative example
The gO-LiNbO 3 substrate 1 is also a z-plate that has been subjected to a monopolarization treatment in advance by a known method, and has a thickness of 0.3 m as an example.
m, and the size of length × width is 2 × 4 mm.

【0023】そしてこのMgO−LiNbO3 基板1の
+z面1aには、所定ピッチで並ぶ櫛歯状部分を有する
アース電極22を取り付け、−z面1bの中央部には平板
状のマイナス電極23を取り付ける。アース電極22の縦×
横のサイズは基板サイズと同じ2×4mmであり、後述
するように電荷を与える方の電極となるマイナス電極23
の縦×横のサイズは、アース電極22よりも小さい0.2 ×
1mmとされている。
A ground electrode 22 having comb-shaped portions arranged at a predetermined pitch is attached to the + z surface 1a of the MgO-LiNbO 3 substrate 1, and a flat plate-shaped negative electrode 23 is provided at the center of the -z surface 1b. Install. Ground electrode 22 vertical ×
The horizontal size is 2 × 4 mm, which is the same as the substrate size, and the negative electrode 23 that will be the electrode for giving an electric charge as described later.
The vertical x horizontal size is 0.2 x smaller than the ground electrode 22.
It is set to 1 mm.

【0024】前述の第1実施例と同様に、アース電極22
は接地してその電位をゼロに保ち、一方マイナス電極23
を電源4に接続して、このマイナス電極23からMgO−
LiNbO3 基板1にマイナスの電荷を印加する。本実
施例では−1200μAの電流を5秒間流した。
Similar to the first embodiment, the ground electrode 22
Is grounded to keep its potential at zero, while the negative electrode 23
Is connected to the power source 4 and the negative electrode 23
A negative charge is applied to the LiNbO 3 substrate 1. In this example, a current of -1200 μA was passed for 5 seconds.

【0025】上述のようにしてMgO−LiNbO3
板1に電荷を印加すると、この基板1の両電極22、23に
挟まれる部分の分極が反転し、アース電極22の櫛歯状部
分の形状に対応して所定周期Λで繰り返すパターンを有
するドメイン反転部5が形成される。ここで上記周期Λ
は、第1実施例と同様に4.6 μmとした。
When electric charges are applied to the MgO-LiNbO 3 substrate 1 as described above, the polarization of the portion sandwiched between the electrodes 22 and 23 of the substrate 1 is inverted, and the shape of the comb-teeth portion of the ground electrode 22 is formed. Correspondingly, domain inversion unit 5 having a pattern repeating with a predetermined period Λ is formed. Where the period Λ
Was set to 4.6 μm as in the first embodiment.

【0026】この方法で形成されたドメイン反転部5を
顕微鏡で観察したところ、小さい方のマイナス電極23の
外端部付近の基板部分において、周期ドメイン反転部5
の隣合うものどうしがつながる傾向が認められ、電極2
2、23と平行な面内におけるドメイン反転の均一性が良
くないことが確認された。
When the domain inversion portion 5 formed by this method is observed with a microscope, the periodic domain inversion portion 5 is formed in the substrate portion near the outer end portion of the smaller minus electrode 23.
Electrodes 2 showed a tendency to connect adjacent
It was confirmed that the uniformity of domain inversion in the plane parallel to 2 and 23 was not good.

【0027】次に、図4を参照して第2比較例について
説明する。この第2比較例において用いられるMgO−
LiNbO3 基板1も、公知の方法により予め単分極化
処理がなされたz板で、一例として厚さ0.3 mm、縦×
横のサイズが4×4mmに形成されている。
Next, a second comparative example will be described with reference to FIG. MgO − used in this second comparative example
The LiNbO 3 substrate 1 is also a z-plate that has been monopolarized in advance by a known method, and as an example, has a thickness of 0.3 mm and a length x
The lateral size is 4 × 4 mm.

【0028】そしてこのMgO−LiNbO3 基板1の
−z面1bには、平板状のアース電極32を取り付け、+
z面1aの中央部には所定ピッチで並ぶ櫛歯状部分を有
するプラス電極33を取り付ける。アース電極32の縦×横
のサイズは基板サイズと同じ4×4mmであり、後述す
るように電荷を与える方の電極となるプラス電極33の縦
×横のサイズは、アース電極32よりも小さい2×1mm
とされている。
A flat plate-shaped ground electrode 32 is attached to the -z surface 1b of the MgO-LiNbO 3 substrate 1,
A plus electrode 33 having comb-shaped portions arranged at a predetermined pitch is attached to the center of the z-plane 1a. The vertical × horizontal size of the ground electrode 32 is 4 × 4 mm, which is the same as the substrate size, and the vertical × horizontal size of the plus electrode 33, which is the electrode for giving an electric charge, is smaller than the ground electrode 32, as will be described later. × 1 mm
It is said that.

【0029】前述の第2実施例と同様に、アース電極32
は接地してその電位をゼロに保ち、一方プラス電極33を
電源14に接続して、このプラス電極33からMgO−Li
NbO3 基板1にプラスの電荷を印加する。本実施例で
は+2000μAの電流を1分間流した。
As with the second embodiment described above, the ground electrode 32
Is grounded to keep its potential at zero, while the positive electrode 33 is connected to the power source 14 so that the MgO--Li
A positive charge is applied to the NbO 3 substrate 1. In this example, a current of +2000 μA was applied for 1 minute.

【0030】上述のようにしてMgO−LiNbO3
板1に電荷を印加すると、この基板1の両電極32、33に
挟まれる部分の分極が反転し、プラス電極33の櫛歯状部
分の形状に対応して所定周期で繰り返すパターンを有す
るドメイン反転部5が形成される。
When electric charges are applied to the MgO-LiNbO 3 substrate 1 as described above, the polarization of the portion sandwiched between the electrodes 32 and 33 of this substrate 1 is inverted, and the shape of the comb-teeth portion of the plus electrode 33 is formed. Correspondingly, domain inversion portion 5 having a pattern repeating at a predetermined cycle is formed.

【0031】この方法で形成されたドメイン反転部5を
顕微鏡で観察したところ、小さい方のプラス電極33の外
端部付近の基板部分において、周期ドメイン反転部5の
隣合うものどうしがつながる傾向が認められ、電極32、
33と平行な面内におけるドメイン反転の均一性が良くな
いことが確認された。
When observing the domain inversion portion 5 formed by this method with a microscope, in the substrate portion near the outer end portion of the smaller plus electrode 33, adjacent portions of the periodic domain inversion portion 5 tend to be connected. Recognized, electrode 32,
It was confirmed that the uniformity of domain inversion in the plane parallel to 33 was not good.

【0032】次に、上記第1実施例で周期ドメイン反転
構造が形成されたMgO−LiNbO3 基板1から作成
した光波長変換素子について説明する。基板1のx面お
よび−x面を研磨してそれぞれ光通過面40a、40bとす
ることにより、図5に示すように周期ドメイン反転部5
を有するバルク結晶型の光波長変換素子40が得られる。
このバルク結晶型光波長変換素子40を、同図に示すレー
ザーダイオード励起YAGレーザーの共振器内に配置し
た。
Next, an optical wavelength conversion device prepared from the MgO-LiNbO 3 substrate 1 having the periodic domain inversion structure formed in the first embodiment will be described. By polishing the x-plane and the -x-plane of the substrate 1 to form light-passing surfaces 40a and 40b, respectively, as shown in FIG.
A bulk crystal type optical wavelength conversion element 40 having
The bulk crystal type optical wavelength conversion device 40 was arranged in the resonator of the laser diode pumped YAG laser shown in the same figure.

【0033】このレーザーダイオード励起YAGレーザ
ーは、波長809 nmのポンピング光としてのレーザービ
ーム43を発するレーザーダイオード44と、発散光状態の
レーザービーム43を収束させる集光レンズ45と、Nd
(ネオジウム)がドーピングされたレーザー媒質であっ
て上記レーザービーム43の収束位置に配されたYAG結
晶46と、このYAG結晶46の前方側(図中右方)に配さ
れた共振器ミラー47とからなる。光波長変換素子40は結
晶長が1mmとされ、共振器ミラー47とYAG結晶46と
の間に配置されている。
This laser diode pumped YAG laser has a laser diode 44 which emits a laser beam 43 as pumping light having a wavelength of 809 nm, a condenser lens 45 which converges the laser beam 43 in a divergent light state, and Nd.
A YAG crystal 46, which is a laser medium doped with (neodymium) and is arranged at the converging position of the laser beam 43, and a resonator mirror 47 arranged on the front side (right side in the drawing) of the YAG crystal 46. Consists of. The light wavelength conversion element 40 has a crystal length of 1 mm and is arranged between the resonator mirror 47 and the YAG crystal 46.

【0034】YAG結晶46は波長809 nmのレーザービ
ーム43により励起されて、波長946nmのレーザービー
ム48を発する。この固体レーザービーム48は、所定のコ
ーティングが施されたYAG結晶端面46aと共振器ミラ
ー47のミラー面47aとの間で共振し、光波長変換素子40
に入射して波長が1/2すなわち473 nmの第2高調波
49に変換される。基本波としての固体レーザービーム48
と第2高調波49は、周期ドメイン反転領域において位相
整合(いわゆる疑似位相整合)し、ほぼ第2高調波49の
みが共振器ミラー47から出射する。
The YAG crystal 46 is excited by the laser beam 43 having a wavelength of 809 nm and emits a laser beam 48 having a wavelength of 946 nm. The solid-state laser beam 48 resonates between the YAG crystal end face 46a having a predetermined coating and the mirror surface 47a of the resonator mirror 47, and the optical wavelength conversion element 40
Second harmonic of wavelength ½ or 473 nm
Converted to 49. Solid-state laser beam as fundamental wave 48
And the second harmonic wave 49 are phase-matched (so-called pseudo-phase matching) in the periodic domain inversion region, and almost only the second harmonic wave 49 is emitted from the resonator mirror 47.

【0035】本例においては、レーザーダイオード44の
出力が200 mWのとき、10mWと高出力の第2高調波49
が得られた。それに対して、第1比較例により周期ドメ
イン反転構造が形成されたMgO−LiNbO3 基板1
から上記と同様にして作成したバルク結晶型の光波長変
換素子を、図5のレーザーダイオード励起YAGレーザ
ーの共振器内に配置した場合は、レーザーダイオード44
の出力が200 mWのとき、第2高調波49の出力は1mW
であった。
In this example, when the output of the laser diode 44 is 200 mW, the second harmonic wave 49 of high output of 10 mW is obtained.
was gotten. On the other hand, the MgO—LiNbO 3 substrate 1 in which the periodic domain inversion structure is formed according to the first comparative example.
In the case where the bulk crystal type optical wavelength conversion element prepared in the same manner as described above is placed in the resonator of the laser diode pumped YAG laser of FIG.
Output of 200 mW, the output of the second harmonic 49 is 1 mW
Met.

【0036】以上の通り、本発明の方法を適用して形成
された光波長変換素子により極めて高い波長変換効率が
実現されたことにより、本発明方法によればドメイン反
転部5が均一に形成され得ることが実証された。
As described above, since the optical wavelength conversion element formed by applying the method of the present invention has realized extremely high wavelength conversion efficiency, the domain inversion part 5 is uniformly formed according to the method of the present invention. Proven to get.

【0037】なお上記実施例の方法は、バルク結晶型の
光波長変換素子を作成するために適用されているが、本
発明の方法はその他、光導波路型の光波長変換素子を作
成する等のために適用することも可能である。
Although the method of the above-mentioned embodiment is applied for producing a bulk crystal type optical wavelength conversion element, the method of the present invention is also applicable to the production of an optical waveguide type optical wavelength conversion element. It is also possible to apply for.

【0038】さらに本発明方法は、上記実施例における
MgO−LiNbO3 の他、LiNbO3 、MgO−L
iTaO3 、LiTaO3 、KNbO3 、KTP等の強
誘電体にドメイン反転構造を形成する際にも、同様に適
用可能である。
Further, the method of the present invention comprises LiNbO 3 and MgO-L in addition to MgO-LiNbO 3 in the above-mentioned embodiment.
The same can be applied when forming a domain inversion structure in a ferroelectric substance such as iTaO 3 , LiTaO 3 , KNbO 3 , or KTP.

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

【図1】本発明の第1実施例によるドメイン反転構造の
形成方法を説明する説明図
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a method of forming a domain inversion structure according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例によるドメイン反転構造の
形成方法を説明する説明図
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a method of forming a domain inversion structure according to a second embodiment of the present invention.

【図3】従来方法によるドメイン反転構造の形成方法を
説明する説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a method of forming a domain inversion structure by a conventional method.

【図4】別の従来方法によるドメイン反転構造の形成方
法を説明する説明図
FIG. 4 is an explanatory view illustrating a method of forming a domain inversion structure by another conventional method.

【図5】本発明によりドメイン反転構造が形成された光
波長変換素子を備えた固体レーザーの側面図
FIG. 5 is a side view of a solid-state laser provided with an optical wavelength conversion element having a domain inversion structure formed according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 MgO−LiNbO3 基板 1a MgO−LiNbO3 基板の+z面 1b MgO−LiNbO3 基板の−z面 2、12、22、32 アース電極 3、23 マイナス電極 4、14 電源 5 ドメイン反転部 13、33 プラス電極 40 光波長変換素子 43 レーザービーム(ポンピング光) 44 レーザーダイオード 45 集光レンズ 46 YAG結晶 47 共振器ミラー 48 固体レーザービーム(基本波) 49 第2高調波1 MgO-LiNbO 3 substrate 1a -z surface 2,12,22,32 earth electrode 3 and 23 negative electrodes of the MgO-LiNbO 3 substrate + z face 1b MgO-LiNbO 3 substrate 4,14 Power 5 domain reversals 13, 33 Positive electrode 40 Optical wavelength conversion element 43 Laser beam (pumping light) 44 Laser diode 45 Condenser lens 46 YAG crystal 47 Resonator mirror 48 Solid-state laser beam (fundamental wave) 49 Second harmonic

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 単分極化された非線形光学効果を有する
強誘電体の一表面に所定パターンの電極を形成するとと
もに、この一表面に対面する他表面に対向電極を形成
し、 これら2つの電極の一方を接地してその電位をゼロに保
つ一方、他方の電極から前記強誘電体に電荷を与えて、
該強誘電体に前記所定パターンに対応したドメイン反転
部を形成する強誘電体のドメイン反転構造形成方法にお
いて、 前記接地される方の電極として、その外端部が、前記電
荷を与える方の電極の外端部よりも内側に位置するもの
を用いることを特徴とする強誘電体のドメイン反転構造
形成方法。
1. A single-polarized ferroelectric substance having a nonlinear optical effect is provided with an electrode having a predetermined pattern on one surface, and an opposite electrode is formed on the other surface facing the one surface. One of the electrodes is grounded to keep its potential at zero, while the other electrode gives an electric charge to the ferroelectric substance,
In the method of forming a domain inversion structure of a ferroelectric in which a domain inversion portion corresponding to the predetermined pattern is formed in the ferroelectric, an electrode of which an outer end portion gives the electric charge is an electrode of the one to be grounded. A method of forming a domain inversion structure of a ferroelectric material, characterized in that it is located inside the outer end portion of.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2008093545A1 (en) * 2007-01-29 2008-08-07 Panasonic Corporation Solid-state laser apparatus, display apparatus and wavelength converting element

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