JPH0736070A - 波長変換素子及びその製造方法 - Google Patents
波長変換素子及びその製造方法Info
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- JPH0736070A JPH0736070A JP5157411A JP15741193A JPH0736070A JP H0736070 A JPH0736070 A JP H0736070A JP 5157411 A JP5157411 A JP 5157411A JP 15741193 A JP15741193 A JP 15741193A JP H0736070 A JPH0736070 A JP H0736070A
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光導波路の厚みをほぼ一様に且つ所望の寸法
に作製する。 【構成】 ＬｉＴａＯ3 基板１０上にＬｉＮｂＯ3 薄膜
１１を形成し、ＬｉＮｂＯ3 薄膜１１上に光導波路１４
に対応するマスク１２を形成する。マスク１２を介して
ＬｉＮｂＯ3 薄膜１１の所定領域１３のプロトン交換処
理を行う。プロトンが交換された領域１３に対してさら
にカリウムイオン交換処理をなして、光導波路１４を作
製する。 【効果】 光導波路を伝搬する光のモードを低次にする
ことができ、入射波の第２高調波への変換効率を高くす
ることができる。
に作製する。 【構成】 ＬｉＴａＯ3 基板１０上にＬｉＮｂＯ3 薄膜
１１を形成し、ＬｉＮｂＯ3 薄膜１１上に光導波路１４
に対応するマスク１２を形成する。マスク１２を介して
ＬｉＮｂＯ3 薄膜１１の所定領域１３のプロトン交換処
理を行う。プロトンが交換された領域１３に対してさら
にカリウムイオン交換処理をなして、光導波路１４を作
製する。 【効果】 光導波路を伝搬する光のモードを低次にする
ことができ、入射波の第２高調波への変換効率を高くす
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は入射した光の第２高調波
を出力する波長変換素子とその製造方法とに関する。
を出力する波長変換素子とその製造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、入射波の第２高調波を出力する
波長変換素子、すなわちＳＨＧ素子は、入射したレーザ
光により第２高調波が励起されて出力される光導波路を
非線形光学結晶からなる基板に有する構成を採ってい
る。ＳＨＧ素子の多くは、次に説明する方法にて作製さ
れる。例えば図１（ａ）に示すように、基板１となるＬ
ｉＮｂＯ3 の−ｚ面にタンタル（Ｔａ）にて光導波路に
相当する開口２を有するマスク３を形成する。次に図１
（ｂ）に示すように、開口２を介してＬｉＮｂＯ3 の一
部領域４のプロトン交換を行う。このプロトン交換は、
例えばリン酸溶液を用いて２２０℃で８時間行われる。
さらに、ＬｉＮｂＯ3 のプロトン交換が行われた領域４
のカリウム（Ｋ+ ）イオン交換を行い、図１（ｃ）に示
すように、ＬｉＮｂＯ3 からなる基板１にニオブ酸カリ
ウム（ＫＮｂＯ3 ）からなる光導波路５を形成してい
る。なお、カリウムイオン交換は例えば硝酸カリウム
（ＫＮＯ3 ）溶液を用いて４００℃で８時間行われる。
波長変換素子、すなわちＳＨＧ素子は、入射したレーザ
光により第２高調波が励起されて出力される光導波路を
非線形光学結晶からなる基板に有する構成を採ってい
る。ＳＨＧ素子の多くは、次に説明する方法にて作製さ
れる。例えば図１（ａ）に示すように、基板１となるＬ
ｉＮｂＯ3 の−ｚ面にタンタル（Ｔａ）にて光導波路に
相当する開口２を有するマスク３を形成する。次に図１
（ｂ）に示すように、開口２を介してＬｉＮｂＯ3 の一
部領域４のプロトン交換を行う。このプロトン交換は、
例えばリン酸溶液を用いて２２０℃で８時間行われる。
さらに、ＬｉＮｂＯ3 のプロトン交換が行われた領域４
のカリウム（Ｋ+ ）イオン交換を行い、図１（ｃ）に示
すように、ＬｉＮｂＯ3 からなる基板１にニオブ酸カリ
ウム（ＫＮｂＯ3 ）からなる光導波路５を形成してい
る。なお、カリウムイオン交換は例えば硝酸カリウム
（ＫＮＯ3 ）溶液を用いて４００℃で８時間行われる。
【０００３】しかしながら、上記方法にてＬｉＮｂＯ3
からなる基板１にＫＮｂＯ3 からなる光導波路５を形成
すると、Ｋ+ イオンの拡散深さが大きく、光導波路５の
断面形状が定まらないので、形成された光導波路５を伝
搬する光のモードは多次元モードとなる。よって、上記
光導波路５を用いたＳＨＧ素子では高い変換効率が得ら
れない。
からなる基板１にＫＮｂＯ3 からなる光導波路５を形成
すると、Ｋ+ イオンの拡散深さが大きく、光導波路５の
断面形状が定まらないので、形成された光導波路５を伝
搬する光のモードは多次元モードとなる。よって、上記
光導波路５を用いたＳＨＧ素子では高い変換効率が得ら
れない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点に鑑みなされたもので、光導波路を所望の断面形
状に形成でき且つ入射波の変換効率が高い波長変換素子
及びその製造方法を提供することである。
問題点に鑑みなされたもので、光導波路を所望の断面形
状に形成でき且つ入射波の変換効率が高い波長変換素子
及びその製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の波長変換素子の
製造方法は、光導波路に入射する光の第２高調波を出力
する波長変換素子の製造方法であって、タンタル酸リチ
ウム（ＬｉＴａＯ3 ）からなる基板上に形成された所定
膜厚のニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）からなる薄膜
に前記光導波路に対応するマスクを形成する工程と、前
記マスクを介して前記薄膜の所定領域のプロトン交換を
行う工程と、前記プロトン交換が行われた領域について
カリウム（Ｋ+ ）イオン交換を行う工程と、を有するも
のである。
製造方法は、光導波路に入射する光の第２高調波を出力
する波長変換素子の製造方法であって、タンタル酸リチ
ウム（ＬｉＴａＯ3 ）からなる基板上に形成された所定
膜厚のニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）からなる薄膜
に前記光導波路に対応するマスクを形成する工程と、前
記マスクを介して前記薄膜の所定領域のプロトン交換を
行う工程と、前記プロトン交換が行われた領域について
カリウム（Ｋ+ ）イオン交換を行う工程と、を有するも
のである。
【０００６】本発明の波長変換素子の製造方法は、光導
波路に入射する光の第２高調波を出力する波長変換素子
の製造方法であって、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ
3 ）からなる基板上に所定膜厚のニオブ酸リチウム（Ｌ
ｉＮｂＯ3 ）からなる薄膜を形成し、前記薄膜のプロト
ン交換を行う工程と、前記薄膜上に前記光導波路となる
べき領域を被覆するマスクを形成するマスク形成工程
と、前記マスク形成工程の後、前記薄膜のうち前記マス
クにて被覆されない部分を除去するエッチング工程と、
前記エッチング工程の後、前記マスクを除去し、次に前
記薄膜の残存部分についてカリウム（Ｋ+ ）イオン交換
を行う工程と、を有するものである。
波路に入射する光の第２高調波を出力する波長変換素子
の製造方法であって、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ
3 ）からなる基板上に所定膜厚のニオブ酸リチウム（Ｌ
ｉＮｂＯ3 ）からなる薄膜を形成し、前記薄膜のプロト
ン交換を行う工程と、前記薄膜上に前記光導波路となる
べき領域を被覆するマスクを形成するマスク形成工程
と、前記マスク形成工程の後、前記薄膜のうち前記マス
クにて被覆されない部分を除去するエッチング工程と、
前記エッチング工程の後、前記マスクを除去し、次に前
記薄膜の残存部分についてカリウム（Ｋ+ ）イオン交換
を行う工程と、を有するものである。
【０００７】本発明の波長変換素子は、タンタル酸リチ
ウム（ＬｉＴａＯ3 ）からなる基板上に形成されたニオ
ブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）からなる薄膜の所定領域
をプロトン交換し次にカリウムイオン交換して形成され
た光導波路を有するものである。
ウム（ＬｉＴａＯ3 ）からなる基板上に形成されたニオ
ブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）からなる薄膜の所定領域
をプロトン交換し次にカリウムイオン交換して形成され
た光導波路を有するものである。
【０００８】
【作用】本発明の波長変換素子の製造方法によれば、プ
ロトンが交換される領域の深さをほぼ一様にＬｉＮｂＯ
3 からなる薄膜の膜厚とすることができ、プロトンが交
換されたＬｉＮｂＯ3 の領域においてさらにＫ+ イオン
が交換されて光導波路が作製されるので、光導波路の基
板表面からの深さを制御することができる。
ロトンが交換される領域の深さをほぼ一様にＬｉＮｂＯ
3 からなる薄膜の膜厚とすることができ、プロトンが交
換されたＬｉＮｂＯ3 の領域においてさらにＫ+ イオン
が交換されて光導波路が作製されるので、光導波路の基
板表面からの深さを制御することができる。
【０００９】本発明の波長変換素子によれば、光導波路
の基板表面からの深さが浅いので、光導波路を伝搬する
光のモードを低次のモードとすることができる。
の基板表面からの深さが浅いので、光導波路を伝搬する
光のモードを低次のモードとすることができる。
【００１０】
【実施例】本発明を適用したＳＨＧ素子の第１の実施例
を図２に基づいて説明する。図２（ａ）において、Ｌｉ
ＴａＯ3 結晶の＋ｚ面を主面として切断したＬｉＴａＯ
3 基板１０にＬｉＮｂＯ3 からなるＬｉＮｂＯ3 薄膜１
１を作製する。このＬｉＮｂＯ3 薄膜１１は、例えば液
相エピタキシャル（ＬＰＥ）法により形成される。ＬＰ
Ｅ法においては、ＬＰＥ成長用フラックスとしてＬｉ2
Ｏ−Ｖ2 Ｏ5を用い、メルト組成が、ＬｉＮｂＯ3 ：Ｌ
ｉ0.7 Ｎａ0.3 ＶＯ3 ＝２０：８０（mol ％）となるよ
うに、原料を秤量、混合し、白金るつぼに入れ、炉内に
セットする。これらを１０００〜１１００℃で融解し、
均一組成とした後冷却して飽和温度以下の過冷却状態と
する。次に、ＬｉＴａＯ3 基板１０の＋ｚ面を下向きと
し、白金製基板ホルダに装着して炉内に挿入しフラック
ス上で基板を十分に余熱した後、水平片面ディッピング
方式にて等温育成する。例えば、育成温度は９３０〜９
５０℃、育成時の基板回転数は１０〜１００rpm 、成長
速度は約１．０μｍ／min とする。このようなＬＰＥ法
によりＬｉＮｂＯ3 薄膜１１が形成される。
を図２に基づいて説明する。図２（ａ）において、Ｌｉ
ＴａＯ3 結晶の＋ｚ面を主面として切断したＬｉＴａＯ
3 基板１０にＬｉＮｂＯ3 からなるＬｉＮｂＯ3 薄膜１
１を作製する。このＬｉＮｂＯ3 薄膜１１は、例えば液
相エピタキシャル（ＬＰＥ）法により形成される。ＬＰ
Ｅ法においては、ＬＰＥ成長用フラックスとしてＬｉ2
Ｏ−Ｖ2 Ｏ5を用い、メルト組成が、ＬｉＮｂＯ3 ：Ｌ
ｉ0.7 Ｎａ0.3 ＶＯ3 ＝２０：８０（mol ％）となるよ
うに、原料を秤量、混合し、白金るつぼに入れ、炉内に
セットする。これらを１０００〜１１００℃で融解し、
均一組成とした後冷却して飽和温度以下の過冷却状態と
する。次に、ＬｉＴａＯ3 基板１０の＋ｚ面を下向きと
し、白金製基板ホルダに装着して炉内に挿入しフラック
ス上で基板を十分に余熱した後、水平片面ディッピング
方式にて等温育成する。例えば、育成温度は９３０〜９
５０℃、育成時の基板回転数は１０〜１００rpm 、成長
速度は約１．０μｍ／min とする。このようなＬＰＥ法
によりＬｉＮｂＯ3 薄膜１１が形成される。
【００１１】なお、ＬｉＮｂＯ3 薄膜１１はＬＰＥ法に
代えて気相エピタキシャル法にて作製することもでき
る。次に、図２（ｂ）に示すように、ＬｉＮｂＯ3 薄膜
１１の上にマスクとなるＴａ薄膜を例えば電子ビーム蒸
着法により３００オングストロームの膜厚で一様に蒸着
する。さらに、このＴａ薄膜の上にレジストを塗布し
て、光導波路に対応するマスクパターンをレジスト膜に
転写し、ＲＩＥなどの工程を経て、光導波路のパターン
をＴａ薄膜に転写してＴａマスク１２を形成する。
代えて気相エピタキシャル法にて作製することもでき
る。次に、図２（ｂ）に示すように、ＬｉＮｂＯ3 薄膜
１１の上にマスクとなるＴａ薄膜を例えば電子ビーム蒸
着法により３００オングストロームの膜厚で一様に蒸着
する。さらに、このＴａ薄膜の上にレジストを塗布し
て、光導波路に対応するマスクパターンをレジスト膜に
転写し、ＲＩＥなどの工程を経て、光導波路のパターン
をＴａ薄膜に転写してＴａマスク１２を形成する。
【００１２】次に、図２（ｃ）に示すように、Ｔａマス
ク１２を介してＬｉＮｂＯ3 薄膜１１のプロトン交換を
行う。このプロトン交換は、例えばピロ燐酸（Ｈ4 Ｐ2
Ｏ7）を用いて２６０℃で１時間行われる。このプロト
ン交換により、図２（ｃ）に示すＬｉＮｂＯ3 薄膜１１
の領域１３からＬｉ+ イオンが除去される。この領域１
３は、深さがＬｉＮｂＯ3 薄膜１１の膜厚とほぼ同一に
なるように、プロトン交換を行う際の温度、時間、及び
ピロ燐酸の濃度がそれぞれ調整される。
ク１２を介してＬｉＮｂＯ3 薄膜１１のプロトン交換を
行う。このプロトン交換は、例えばピロ燐酸（Ｈ4 Ｐ2
Ｏ7）を用いて２６０℃で１時間行われる。このプロト
ン交換により、図２（ｃ）に示すＬｉＮｂＯ3 薄膜１１
の領域１３からＬｉ+ イオンが除去される。この領域１
３は、深さがＬｉＮｂＯ3 薄膜１１の膜厚とほぼ同一に
なるように、プロトン交換を行う際の温度、時間、及び
ピロ燐酸の濃度がそれぞれ調整される。
【００１３】次に、プロトン交換がなされた領域１３に
おいてさらにＫ+ イオン交換を行う。このＫ+ イオン交
換は、例えば硝酸カリウム（ＫＮＯ3 ）溶液を用いて、
４００℃で２時間行われる。このＫ+ イオン交換によ
り、領域１３プロトンがＫ+ イオンに置換されて図２
（ｄ）に示すようにニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ3 ）か
らなる光導波路１４が基板に形成される。
おいてさらにＫ+ イオン交換を行う。このＫ+ イオン交
換は、例えば硝酸カリウム（ＫＮＯ3 ）溶液を用いて、
４００℃で２時間行われる。このＫ+ イオン交換によ
り、領域１３プロトンがＫ+ イオンに置換されて図２
（ｄ）に示すようにニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ3 ）か
らなる光導波路１４が基板に形成される。
【００１４】このようにして作製されたＳＨＧ素子は、
ＬｉＴａＯ3 基板１０上にＬｉＮｂＯ3 薄膜１１を有
し、このＬｉＮｂＯ3 薄膜１１にＬｉＮｂＯ3 薄膜１１
の膜厚を深さ寸法とするとともに断面がほぼ矩形となる
ＫＮｂＯ3 からなる光導波路１４を有するものである。
次に、上記実施例の作用と効果とを説明する。
ＬｉＴａＯ3 基板１０上にＬｉＮｂＯ3 薄膜１１を有
し、このＬｉＮｂＯ3 薄膜１１にＬｉＮｂＯ3 薄膜１１
の膜厚を深さ寸法とするとともに断面がほぼ矩形となる
ＫＮｂＯ3 からなる光導波路１４を有するものである。
次に、上記実施例の作用と効果とを説明する。
【００１５】上記ＳＨＧ素子の製造工程においてプロト
ン交換を行う際、ＬｉＴａＯ3 基板１０上のＬｉＮｂＯ
3 薄膜１１のプロトン交換では、図３に示すように、Ｌ
ｉＮｂＯ3 における交換レートに比べてＬｉＴａＯ3 に
おける交換レートが小さいために、ＬｉＮｂＯ3 薄膜と
ＬｉＴａＯ3 基板との界面では、ＬｉＴａＯ3 基板側の
膜厚方向にプロトン交換が進行するレートよりも速いレ
ートで、界面と平行な方向にＬｉＮｂＯ3 薄膜側のプロ
トン交換が進行する。よって、プロトン交換を行う際の
ピロ燐酸の濃度や温度、ならびに時間を適宜に調整する
ことによって、プロトン交換層となる領域１３の厚み、
すなわち深さ方向の寸法をほぼ一様にＬｉＮｂＯ3 薄膜
１１の厚みとすることができる。さらに、プロトン交換
層となっている領域１３の断面形状をほぼ矩形とするこ
とができる。
ン交換を行う際、ＬｉＴａＯ3 基板１０上のＬｉＮｂＯ
3 薄膜１１のプロトン交換では、図３に示すように、Ｌ
ｉＮｂＯ3 における交換レートに比べてＬｉＴａＯ3 に
おける交換レートが小さいために、ＬｉＮｂＯ3 薄膜と
ＬｉＴａＯ3 基板との界面では、ＬｉＴａＯ3 基板側の
膜厚方向にプロトン交換が進行するレートよりも速いレ
ートで、界面と平行な方向にＬｉＮｂＯ3 薄膜側のプロ
トン交換が進行する。よって、プロトン交換を行う際の
ピロ燐酸の濃度や温度、ならびに時間を適宜に調整する
ことによって、プロトン交換層となる領域１３の厚み、
すなわち深さ方向の寸法をほぼ一様にＬｉＮｂＯ3 薄膜
１１の厚みとすることができる。さらに、プロトン交換
層となっている領域１３の断面形状をほぼ矩形とするこ
とができる。
【００１６】また、Ｋ+ イオン交換を行う際のＫ+ イオ
ン交換レートに関しても、プロトンが置換されたＬｉＮ
ｂＯ3 における交換レートに比べてプロトンが置換され
たＬｉＴａＯ3 における交換レートが小さいために、Ｋ
+ イオン交換層となる領域の厚みをＬｉＮｂＯ3 薄膜１
１の厚みとすることができる。また、一般に、ＬｉＮｂ
Ｏ3 結晶やＬｉＴａＯ3 結晶に対して、Ｌｉ+ イオンを
直接Ｋ+ イオンに交換することは困難であると考えられ
ているので、光導波路１４は、プロトン交換がなされた
ＬｉＮｂＯ3 薄膜の領域１３を外れて形成されることは
ない。よって、光導波路１４となる領域１３の深さ及び
形状をプロトン交換時に画定することによって、所望の
光導波路１４を基板に形成することができる。
ン交換レートに関しても、プロトンが置換されたＬｉＮ
ｂＯ3 における交換レートに比べてプロトンが置換され
たＬｉＴａＯ3 における交換レートが小さいために、Ｋ
+ イオン交換層となる領域の厚みをＬｉＮｂＯ3 薄膜１
１の厚みとすることができる。また、一般に、ＬｉＮｂ
Ｏ3 結晶やＬｉＴａＯ3 結晶に対して、Ｌｉ+ イオンを
直接Ｋ+ イオンに交換することは困難であると考えられ
ているので、光導波路１４は、プロトン交換がなされた
ＬｉＮｂＯ3 薄膜の領域１３を外れて形成されることは
ない。よって、光導波路１４となる領域１３の深さ及び
形状をプロトン交換時に画定することによって、所望の
光導波路１４を基板に形成することができる。
【００１７】従って、ＬｉＮｂＯ3 薄膜１１の膜厚を変
えることによって光導波路１４となるＫＮｂＯ3 層の厚
みを制御することができる。また、形成される光導波路
１４の形状を所定の形状に成形することができ、本実施
例においてはほぼ矩形とすることができる。また、上記
ＳＨＧ素子では、光導波路１４を所望の形状とすること
ができるとともに光導波路１４のＫ+ イオンの拡散の深
さが浅いので、光導波路１４を伝搬する光のモードを低
次のモードとすることができ、入射波の第２高調波への
変換効率を高くすることができる。
えることによって光導波路１４となるＫＮｂＯ3 層の厚
みを制御することができる。また、形成される光導波路
１４の形状を所定の形状に成形することができ、本実施
例においてはほぼ矩形とすることができる。また、上記
ＳＨＧ素子では、光導波路１４を所望の形状とすること
ができるとともに光導波路１４のＫ+ イオンの拡散の深
さが浅いので、光導波路１４を伝搬する光のモードを低
次のモードとすることができ、入射波の第２高調波への
変換効率を高くすることができる。
【００１８】次に本発明を適用したＳＨＧ素子の第２の
実施例を図４に基づいて説明する。図４（ａ）におい
て、図２（ａ）と同様な方法によりＬｉＴａＯ3 結晶の
＋ｚ面を主面として切断したＬｉＴａＯ3 基板１０にＬ
ｉＮｂＯ3 からなるＬｉＮｂＯ3 薄膜１１を作製する。
次に、ＬｉＮｂＯ3 薄膜１１のプロトン交換を行い、Ｌ
ｉＮｂＯ3 薄膜１１からＬｉ+ イオンを除去してプロト
ン交換ＬｉＮｂＯ3 膜２１にする。なお、このプロトン
交換は、ＬｉＴａＯ3 基板１０に対するプロトン交換を
最低限に抑制したプロトン交換時の温度、時間、及びピ
ロ燐酸の濃度などの条件が調整されて行われる。
実施例を図４に基づいて説明する。図４（ａ）におい
て、図２（ａ）と同様な方法によりＬｉＴａＯ3 結晶の
＋ｚ面を主面として切断したＬｉＴａＯ3 基板１０にＬ
ｉＮｂＯ3 からなるＬｉＮｂＯ3 薄膜１１を作製する。
次に、ＬｉＮｂＯ3 薄膜１１のプロトン交換を行い、Ｌ
ｉＮｂＯ3 薄膜１１からＬｉ+ イオンを除去してプロト
ン交換ＬｉＮｂＯ3 膜２１にする。なお、このプロトン
交換は、ＬｉＴａＯ3 基板１０に対するプロトン交換を
最低限に抑制したプロトン交換時の温度、時間、及びピ
ロ燐酸の濃度などの条件が調整されて行われる。
【００１９】次に、プロトン交換ＬｉＮｂＯ3 膜２１の
上にＴａなどの金属薄膜あるいはレジストにてマスク２
２を形成し、このマスクにてプロトン交換ＬｉＮｂＯ3
膜２１の光導波路に対応する領域を被覆する。例えば、
マスクが金属薄膜からなる場合、前記第１の実施例と同
様に例えば電子ビーム蒸着法などの金属薄膜形成方法及
び従来のパターニング工程を経て形成される。
上にＴａなどの金属薄膜あるいはレジストにてマスク２
２を形成し、このマスクにてプロトン交換ＬｉＮｂＯ3
膜２１の光導波路に対応する領域を被覆する。例えば、
マスクが金属薄膜からなる場合、前記第１の実施例と同
様に例えば電子ビーム蒸着法などの金属薄膜形成方法及
び従来のパターニング工程を経て形成される。
【００２０】次に、図４（ｂ）に示すように、Ｃ2 Ｆ6
などのガスを用いたドライエッチングにて、マスク２２
に被覆されないプロトン交換ＬｉＮｂＯ3 膜２３、すな
わち光導波路となる領域以外のプロトン交換ＬｉＮｂＯ
3 膜を除去する。そして、光導波路となる領域以外のプ
ロトン交換ＬｉＮｂＯ3 膜２３を除去した後でマスク２
２を除去する。
などのガスを用いたドライエッチングにて、マスク２２
に被覆されないプロトン交換ＬｉＮｂＯ3 膜２３、すな
わち光導波路となる領域以外のプロトン交換ＬｉＮｂＯ
3 膜を除去する。そして、光導波路となる領域以外のプ
ロトン交換ＬｉＮｂＯ3 膜２３を除去した後でマスク２
２を除去する。
【００２１】次に、光導波路となるべきプロトン交換Ｌ
ｉＮｂＯ3 膜２１においてＫ+ イオン交換を行う。この
Ｋ+ イオン交換は、前記第１の実施例と同様な条件にて
行われる。このＫ+ イオン交換により、図４（ｃ）に示
すように、プロトン交換ＬｉＮｂＯ3 膜２１のプロトン
がＫ+ イオンに置換されてニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ
3 ）からなる光導波路１４が基板に形成される。なお、
ＬｉＴａＯ3 結晶に対してＬｉ+ イオンを直接Ｋ+ イオ
ンに交換することは困難であると考えられているので、
ＬｉＴａＯ3 基板１０に対してはＫ+ イオン交換は行わ
れない。よって、上記方法にて形成される光導波路１４
は、形をほぼ矩形とすることができ、その深さはＬｉＮ
ｂＯ3 薄膜１１の厚みの寸法と同一に作製することがで
きる。
ｉＮｂＯ3 膜２１においてＫ+ イオン交換を行う。この
Ｋ+ イオン交換は、前記第１の実施例と同様な条件にて
行われる。このＫ+ イオン交換により、図４（ｃ）に示
すように、プロトン交換ＬｉＮｂＯ3 膜２１のプロトン
がＫ+ イオンに置換されてニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ
3 ）からなる光導波路１４が基板に形成される。なお、
ＬｉＴａＯ3 結晶に対してＬｉ+ イオンを直接Ｋ+ イオ
ンに交換することは困難であると考えられているので、
ＬｉＴａＯ3 基板１０に対してはＫ+ イオン交換は行わ
れない。よって、上記方法にて形成される光導波路１４
は、形をほぼ矩形とすることができ、その深さはＬｉＮ
ｂＯ3 薄膜１１の厚みの寸法と同一に作製することがで
きる。
【００２２】従って、第２の実施例のＳＨＧ素子は、第
１の実施例のＳＨＧ素子と同様に、ＬｉＮｂＯ3 薄膜１
１の膜厚を変えることによって光導波路１４となるＫＮ
ｂＯ 3 層の厚みを制御することができ、形成される光導
波路１４の形状を所定の形状に形成することができる。
１の実施例のＳＨＧ素子と同様に、ＬｉＮｂＯ3 薄膜１
１の膜厚を変えることによって光導波路１４となるＫＮ
ｂＯ 3 層の厚みを制御することができ、形成される光導
波路１４の形状を所定の形状に形成することができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明の波長変換素子の製造方法によれ
ば、光導波路は、ＬｉＴａＯ3 基板上に形成されたＬｉ
ＮｂＯ3 薄膜の一領域に形成することができ、さらに、
光導波路の厚みをほぼ一様にＬｉＮｂＯ3 薄膜の膜厚と
同一寸法に形成することができるので、ＬｉＮｂＯ3 薄
膜の膜厚に応じた厚みを有する光導波路を形成すること
ができる。よって、光導波路の厚みを制御して所望の厚
みに形成することができる。また、このようにして作製
された光導波路を伝搬する光のモードは低次のモードと
なるので、波長変換素子に入射した光の第２高調波への
変換効率を高くすることができる。
ば、光導波路は、ＬｉＴａＯ3 基板上に形成されたＬｉ
ＮｂＯ3 薄膜の一領域に形成することができ、さらに、
光導波路の厚みをほぼ一様にＬｉＮｂＯ3 薄膜の膜厚と
同一寸法に形成することができるので、ＬｉＮｂＯ3 薄
膜の膜厚に応じた厚みを有する光導波路を形成すること
ができる。よって、光導波路の厚みを制御して所望の厚
みに形成することができる。また、このようにして作製
された光導波路を伝搬する光のモードは低次のモードと
なるので、波長変換素子に入射した光の第２高調波への
変換効率を高くすることができる。
【００２４】本発明の波長変換素子によれば、光導波路
は、所望の厚みをほぼ一様に有しているので、この光導
波路を伝搬する光のモードは低次のモードとなり、波長
変換素子に入射した光の第２高調波への変換効率を高く
することができる。
は、所望の厚みをほぼ一様に有しているので、この光導
波路を伝搬する光のモードは低次のモードとなり、波長
変換素子に入射した光の第２高調波への変換効率を高く
することができる。
【図１】従来のＳＨＧ素子の光導波路の作製工程を説明
する図である。
する図である。
【図２】本発明によるＳＨＧ素子の光導波路の作製工程
の第１の実施例を説明する図である。
の第１の実施例を説明する図である。
【図３】ＬｉＴａＯ3 結晶及びＬｉＮｂＯ3 結晶の各々
のプロトン交換レートを示すグラフである。
のプロトン交換レートを示すグラフである。
【図４】本発明によるＳＨＧ素子の光導波路の作製工程
の第２の実施例を説明する図である。
の第２の実施例を説明する図である。
１０ ＬｉＴａＯ3 基板 １１ ＬｉＮｂＯ3 薄膜 １４ 光導波路
Claims (3)
- 【請求項１】 光導波路に入射する光の第２高調波を出
力する波長変換素子の製造方法であって、 タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）からなる基板上に
形成された所定膜厚のニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ
3 ）からなる薄膜に前記光導波路に対応するマスクを形
成する工程と、 前記マスクを介して前記薄膜の所定領域のプロトン交換
を行う工程と、 前記プロトン交換が行われた領域についてカリウム（Ｋ
+ ）イオン交換を行う工程と、を有することを特徴とす
る波長変換素子の製造方法。 - 【請求項２】 光導波路に入射する光の第２高調波を出
力する波長変換素子の製造方法であって、 タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）からなる基板上に
所定膜厚のニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）からなる
薄膜を形成し、前記薄膜のプロトン交換を行う工程と、 前記薄膜上に前記光導波路となるべき領域を被覆するマ
スクを形成するマスク形成工程と、 前記マスク形成工程の後、前記薄膜のうち前記マスクに
て被覆されない部分を除去するエッチング工程と、 前記エッチング工程の後、前記マスクを除去し、次に前
記薄膜の残存部分についてカリウム（Ｋ+ ）イオン交換
を行う工程と、を有することを特徴とする波長変換素子
の製造方法。 - 【請求項３】 タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）か
らなる基板上に形成されたニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
Ｏ3 ）からなる薄膜の所定領域をプロトン交換し次にカ
リウムイオン交換して形成された光導波路を有すること
を特徴とする波長変換素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5157411A JPH0736070A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 波長変換素子及びその製造方法 |
| US08/266,629 US5512383A (en) | 1993-06-28 | 1994-06-28 | Wavewength converting element and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5157411A JPH0736070A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 波長変換素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0736070A true JPH0736070A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=15649052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5157411A Pending JPH0736070A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 波長変換素子及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5512383A (ja) |
| JP (1) | JPH0736070A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105158849A (zh) * | 2015-10-26 | 2015-12-16 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种铌酸锂光波导器件的制作方法及其器件 |
| JP2020083694A (ja) * | 2018-11-22 | 2020-06-04 | 堺化学工業株式会社 | ニオブ酸アルカリ金属塩粒子の製造方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0756021B1 (en) * | 1995-07-28 | 2001-07-11 | Nihon Yamamura Glass Co., Ltd. | Thin film of potassium niobate, process for producing the thin film, and optical device using the thin film |
| JP3628963B2 (ja) * | 1998-03-12 | 2005-03-16 | トヨタ自動車株式会社 | 光非線形薄膜導波路の製造方法 |
| US6544431B2 (en) | 2001-01-16 | 2003-04-08 | Triquint Technology Holding Co. | Thin film lithium niobate structure and method of making the same |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4840816A (en) * | 1987-03-24 | 1989-06-20 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method of fabricating optical waveguides by ion implantation doping |
| US4953931A (en) * | 1989-03-30 | 1990-09-04 | Ibiden Co., Ltd. | Second harmonic wave generating device |
| US4953943A (en) * | 1989-03-30 | 1990-09-04 | Ibiden Co., Ltd. | Second harmonic wave generating device |
| US5227011A (en) * | 1990-06-22 | 1993-07-13 | Ibiden Co., Ltd. | Method for producing a second harmonic wave generating device |
| JP2689184B2 (ja) * | 1990-10-18 | 1997-12-10 | パイオニア株式会社 | 光波長変換装置 |
| JP2783047B2 (ja) * | 1992-03-27 | 1998-08-06 | 松下電器産業株式会社 | 光波長変換素子およびそれを用いたレーザ光源 |
| DE69321430T2 (de) * | 1992-07-08 | 1999-04-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optischer Wellenleiter und dessen Herstellungsverfahren |
-
1993
- 1993-06-28 JP JP5157411A patent/JPH0736070A/ja active Pending
-
1994
- 1994-06-28 US US08/266,629 patent/US5512383A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105158849A (zh) * | 2015-10-26 | 2015-12-16 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种铌酸锂光波导器件的制作方法及其器件 |
| JP2020083694A (ja) * | 2018-11-22 | 2020-06-04 | 堺化学工業株式会社 | ニオブ酸アルカリ金属塩粒子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5512383A (en) | 1996-04-30 |
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