JPH077135B2 - 光導波路および光波長変換素子および短波長レーザ光源の製造方法 - Google Patents
光導波路および光波長変換素子および短波長レーザ光源の製造方法Info
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- JPH077135B2 JPH077135B2 JP1030551A JP3055189A JPH077135B2 JP H077135 B2 JPH077135 B2 JP H077135B2 JP 1030551 A JP1030551 A JP 1030551A JP 3055189 A JP3055189 A JP 3055189A JP H077135 B2 JPH077135 B2 JP H077135B2
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- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/134—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、コヒーレント光を利用する光情報処理分野、
あるいは光応用計測制御分野に使用する光導波路および
光波長変換素子および短波長レーザ光源の製造方法に関
するものである。
あるいは光応用計測制御分野に使用する光導波路および
光波長変換素子および短波長レーザ光源の製造方法に関
するものである。
従来の技術 第６図に従来の光波長変換素子の構成図を示す。以下こ
の光波長変換素子を用いた0.84μｍの波長の基本波に対
する光高調波発生（波長0.42μｍ）について図を用いて
詳しく述べる。［T.Taniuchi and K.Yamamoto,"Second
harmonic generation by Cherenkov radiation in prot
on-exchanged LiNbO3 optical waveguide",CLEO′（シ
ーエルイーロ）86,WR3,1986年、参照］.LiNbO3基板１に
形成された埋め込み型光導波路２の入射面５に半導体レ
ーザからの基本波P1の光を入射すると、基本波の導波モ
ードの実効屈折率N1と高調波の実効屈折率N2が等しくな
るような条件が満足されるとき、光導波路２からLiNbO3
基板１内に高調波P2の光が効率良く放射され、光波長変
換素子として動作する。
の光波長変換素子を用いた0.84μｍの波長の基本波に対
する光高調波発生（波長0.42μｍ）について図を用いて
詳しく述べる。［T.Taniuchi and K.Yamamoto,"Second
harmonic generation by Cherenkov radiation in prot
on-exchanged LiNbO3 optical waveguide",CLEO′（シ
ーエルイーロ）86,WR3,1986年、参照］.LiNbO3基板１に
形成された埋め込み型光導波路２の入射面５に半導体レ
ーザからの基本波P1の光を入射すると、基本波の導波モ
ードの実効屈折率N1と高調波の実効屈折率N2が等しくな
るような条件が満足されるとき、光導波路２からLiNbO3
基板１内に高調波P2の光が効率良く放射され、光波長変
換素子として動作する。
このような従来の光波長変換素子は埋め込み型の光導波
路を基本構成要素としていた。この埋め込み型光導波路
の製造方法について第７図を用いて説明する。第７図
（ａ）において強誘電体基板であるLiNbO3基板１にTa膜
13を蒸着する。次に同図（ｂ）でフォトレジスト11を用
いたフォトプロセスおよびエッチングにより幅数μｍの
スリットを開ける。次に同図（ｃ）で燐酸中で熱処理を
行い光導波路２となる高屈折率層（基板との屈折率差Δ
Ne＝0.14程度）を形成していた。
路を基本構成要素としていた。この埋め込み型光導波路
の製造方法について第７図を用いて説明する。第７図
（ａ）において強誘電体基板であるLiNbO3基板１にTa膜
13を蒸着する。次に同図（ｂ）でフォトレジスト11を用
いたフォトプロセスおよびエッチングにより幅数μｍの
スリットを開ける。次に同図（ｃ）で燐酸中で熱処理を
行い光導波路２となる高屈折率層（基板との屈折率差Δ
Ne＝0.14程度）を形成していた。
上記工程により作製される光波長変換素子は半導体レー
ザからの波長0.84μｍの基本波P1に対して光導波路の厚
み0.4μｍで最大変換効率を示し、光導波路の長さを6m
m、P1＝40mWにしたときP2＝0.4mWの高調波が得られてい
た。この場合の変換効率P1/P2は１％である。なおこの
光波長変換素子の伝搬損失は1.5dB/cmであった。
ザからの波長0.84μｍの基本波P1に対して光導波路の厚
み0.4μｍで最大変換効率を示し、光導波路の長さを6m
m、P1＝40mWにしたときP2＝0.4mWの高調波が得られてい
た。この場合の変換効率P1/P2は１％である。なおこの
光波長変換素子の伝搬損失は1.5dB/cmであった。
発明が解決しようとする課題上記のようなTaマスクを基
本とした光波長変換素子ではTaマスクからLiNbO3へのTa
拡散が生じており主として、これにより生じる光導波路
の損失が1.5dB/cm程度もあり高効率化の妨げとなってい
た。例えば、光導波路の長さを6mmから30mmまで５倍に
しても光波長変換素子の変換効率は伝搬損失のために５
倍にはならず2.7倍程度であった。また、Taマスクを用
いた光波長変換素子により短波長レーザ光源を構成する
と同様の理由で出力の向上が困難であった。そのため短
波長レーザ光源の実用レベルである1mW以上の高調波を
安定に得ることが困難であった。
本とした光波長変換素子ではTaマスクからLiNbO3へのTa
拡散が生じており主として、これにより生じる光導波路
の損失が1.5dB/cm程度もあり高効率化の妨げとなってい
た。例えば、光導波路の長さを6mmから30mmまで５倍に
しても光波長変換素子の変換効率は伝搬損失のために５
倍にはならず2.7倍程度であった。また、Taマスクを用
いた光波長変換素子により短波長レーザ光源を構成する
と同様の理由で出力の向上が困難であった。そのため短
波長レーザ光源の実用レベルである1mW以上の高調波を
安定に得ることが困難であった。
課題を解決するための手段 本発明は、半導体レーザを基本とした光波長変換素子の
基本構成要素である光導波路の製造方法に新たな工夫を
加えることにより光導波路の低損失化および光波長変換
素子の高効率化および短波長レーザ光源の出射パワーの
高出力化を可能とするものである。
基本構成要素である光導波路の製造方法に新たな工夫を
加えることにより光導波路の低損失化および光波長変換
素子の高効率化および短波長レーザ光源の出射パワーの
高出力化を可能とするものである。
そのために本発明の光導波路の製造方法はLiNbxTa1-xO3
（０≦Ｘ≦１）にTa2O5による保護マスクを形成した
後、プロトン交換を行い高屈折率層を形成する工程と基
本波の入射部を形成する工程を含むものである。また、
この工程を用いた光波長変換素子又は短波長レーザ光源
の製造方法を提供するものである。
（０≦Ｘ≦１）にTa2O5による保護マスクを形成した
後、プロトン交換を行い高屈折率層を形成する工程と基
本波の入射部を形成する工程を含むものである。また、
この工程を用いた光波長変換素子又は短波長レーザ光源
の製造方法を提供するものである。
作用 上記手段により製造された光導波路ではマスクが安定な
酸化物のためLiNbO3への拡散が生じず光導波路の低損失
化が図れ、これにより光波長変換素子の変換効率が大幅
に上昇する。また、短波長レーザ光源の出力に対しても
高出力化が図れる。
酸化物のためLiNbO3への拡散が生じず光導波路の低損失
化が図れ、これにより光波長変換素子の変換効率が大幅
に上昇する。また、短波長レーザ光源の出力に対しても
高出力化が図れる。
実施例 実施例の一つとして本発明の光導波路および光波長変換
素子の製造方法を図を用いて説明する。まず、この光導
波路の製造方法について説明する。第１図に本発明の光
導波路の製造工程図を示す。この実施例では光波長変換
素子としてLiNbO3基板１上に作製したプロトン交換光導
波路を用いたもので、第１図で１は一Ｚ板（Ｚ軸と垂直
に切り出された基板の一側）のLiNbO3基板である。同図
（ａ）においてLiNbO3基板１にTa2O5による保護マスク1
0をスパッタ蒸着により300A蒸着を行った。次に同図
（ｂ）で保護マスク10上に通常のフォトプロセスにより
厚み0.5μｍのフォトレジスト11をパターン化した後CF4
によりTa2O5による保護マスク10をドライエッチングし
た。次にフォトレジスト11を除去した後、同図（Ｃ）で
LiNbO3基板１に燐酸の一種であるピロ燐酸中で230℃、
５分間熱処理（プロトン交換処理）を行い厚み0.37μｍ
の高屈折率層２を形成した後、保護マスク10を除去し
た。この高屈折率層２が光導波路となる。最後に光導波
路２に垂直な面を光学研磨した。この光導波路の伝搬損
失は半導体レーザ（波長0.84μｍ）で0.6dB/cmとTaマス
クの場合の1.5dB/cmに比べて大幅に伝搬損失が減少し
た。保護マスクとしてTa等の金属を用いるとLiNbO3基板
１への拡散が生じ、その部分で導波光の損失が生じる。
これに対して安定な酸化物であるTa2O5では拡散が生じ
る損失が少なくなる。
素子の製造方法を図を用いて説明する。まず、この光導
波路の製造方法について説明する。第１図に本発明の光
導波路の製造工程図を示す。この実施例では光波長変換
素子としてLiNbO3基板１上に作製したプロトン交換光導
波路を用いたもので、第１図で１は一Ｚ板（Ｚ軸と垂直
に切り出された基板の一側）のLiNbO3基板である。同図
（ａ）においてLiNbO3基板１にTa2O5による保護マスク1
0をスパッタ蒸着により300A蒸着を行った。次に同図
（ｂ）で保護マスク10上に通常のフォトプロセスにより
厚み0.5μｍのフォトレジスト11をパターン化した後CF4
によりTa2O5による保護マスク10をドライエッチングし
た。次にフォトレジスト11を除去した後、同図（Ｃ）で
LiNbO3基板１に燐酸の一種であるピロ燐酸中で230℃、
５分間熱処理（プロトン交換処理）を行い厚み0.37μｍ
の高屈折率層２を形成した後、保護マスク10を除去し
た。この高屈折率層２が光導波路となる。最後に光導波
路２に垂直な面を光学研磨した。この光導波路の伝搬損
失は半導体レーザ（波長0.84μｍ）で0.6dB/cmとTaマス
クの場合の1.5dB/cmに比べて大幅に伝搬損失が減少し
た。保護マスクとしてTa等の金属を用いるとLiNbO3基板
１への拡散が生じ、その部分で導波光の損失が生じる。
これに対して安定な酸化物であるTa2O5では拡散が生じ
る損失が少なくなる。
次に本発明の光波長変換素子の製造方法について説明を
行う。その構造図を第２図に示す。第２図（ａ）は光波
長変換素子の斜視図、（ｂ）は光導波路に平行な面で切
った断面図である。上述した光導波路の作製方法を用い
て光波長変換素子の基本となる光導波路を作製した。２
は燐酸中でのプロトン交換処理により形成された光導波
路、５は基本波P1の入射面、６は発生する高調波基本波
の出射面である。しかる後、出射面６のエッジとなる基
本波の出射部４を荒研磨で基本波が散乱するように荒
す。最後に入射面５に基本波に対する反射防止膜作製
（ARコート）、そして出射面６の高調波が対するARコー
トを施すことにより光波長変換素子が作製できる。この
入射面５のARコート５′は半導体レーザへの戻り光防止
のためである。作製されたこの素子の長さは30mmであ
る。フォーカスレンズにより集光された基本波P1は入射
面５の入射部３よりLiNbO3基板１に形成された光導波路
２に入る。基本波P1の入射部３より入った半導体レーザ
光P1は光導波路２内部で高調波P2に変換され、LiNbO3基
板１内に放射される。このとき高調波P2に変換されずに
伝搬していった大部分の基本波は出射部４で散乱され
る。このため半導体レーザには基本波は戻らないため半
導体レーザの出力および縦モードは安定になる。これに
伴い高調波の出力も安定となる。基本波P1として半導体
レーザ光（波長0.84μｍ）を入射部３より導波させたと
ころ光導波路の幅が２μｍのものでシングルモード伝搬
し、波長0.42μｍの高調波P2が出射面６より基板外部に
取り出された。基本波40mWの入力で1.6mWの高調波（波
長0.42μｍ）を得た。これは保護マスクとしてTa2O5を
用いたため光導波路の伝搬損失が大幅に低減され光波長
変換素子を長くすることができ変換効率も大きくできた
ものである。また反射光を大幅に減らすことができたた
め半導体レーザは安定に動作し高調波出力の変動は±３
％以下であった。
行う。その構造図を第２図に示す。第２図（ａ）は光波
長変換素子の斜視図、（ｂ）は光導波路に平行な面で切
った断面図である。上述した光導波路の作製方法を用い
て光波長変換素子の基本となる光導波路を作製した。２
は燐酸中でのプロトン交換処理により形成された光導波
路、５は基本波P1の入射面、６は発生する高調波基本波
の出射面である。しかる後、出射面６のエッジとなる基
本波の出射部４を荒研磨で基本波が散乱するように荒
す。最後に入射面５に基本波に対する反射防止膜作製
（ARコート）、そして出射面６の高調波が対するARコー
トを施すことにより光波長変換素子が作製できる。この
入射面５のARコート５′は半導体レーザへの戻り光防止
のためである。作製されたこの素子の長さは30mmであ
る。フォーカスレンズにより集光された基本波P1は入射
面５の入射部３よりLiNbO3基板１に形成された光導波路
２に入る。基本波P1の入射部３より入った半導体レーザ
光P1は光導波路２内部で高調波P2に変換され、LiNbO3基
板１内に放射される。このとき高調波P2に変換されずに
伝搬していった大部分の基本波は出射部４で散乱され
る。このため半導体レーザには基本波は戻らないため半
導体レーザの出力および縦モードは安定になる。これに
伴い高調波の出力も安定となる。基本波P1として半導体
レーザ光（波長0.84μｍ）を入射部３より導波させたと
ころ光導波路の幅が２μｍのものでシングルモード伝搬
し、波長0.42μｍの高調波P2が出射面６より基板外部に
取り出された。基本波40mWの入力で1.6mWの高調波（波
長0.42μｍ）を得た。これは保護マスクとしてTa2O5を
用いたため光導波路の伝搬損失が大幅に低減され光波長
変換素子を長くすることができ変換効率も大きくできた
ものである。また反射光を大幅に減らすことができたた
め半導体レーザは安定に動作し高調波出力の変動は±３
％以下であった。
なお基本波に対してマルチモード伝搬では高調波の出力
が不安定で実用的ではない。これには保護マスク幅を2.
5μｍ以下にする必要がある。また、0.70〜1.6μｍの波
長の基本波を用いて本光波長変換素子による高調波発生
を確認した。
が不安定で実用的ではない。これには保護マスク幅を2.
5μｍ以下にする必要がある。また、0.70〜1.6μｍの波
長の基本波を用いて本光波長変換素子による高調波発生
を確認した。
次に本発明の短波長レーザ光源の製造方法の実施例につ
いて図を用いて説明する。第３図に短波長レーザ光源の
基本構成要素となる光波長変換素子の製造工程図を示
す。まず同図（ａ）でMgOがドープされたLiNbO3基板１
上にTa2O5膜12を200A、続いてTa膜13を150Aスパッタ蒸
着を行った。保護マスク10としてTa2O5を用いたもので
はプロトン交換の際にマスクを透過してプロトン交換さ
れる場合があるがTaとの二重マスクにするとこれを完全
に防ぐことができる。次に同図（ｂ）で厚み0.7μｍの
フォトレジスト11をパターン化した後、C3F8ガスを用い
て保護マスク10をドライエッチングしスリットを形成し
た。次にフォトレジスト11を除去した後、同図（Ｃ）で
LiNbO3基板１に燐酸の一種であるピロ燐酸中で230℃、
９分間熱処理（プロトン交換処理）を行い厚み0.37μｍ
の光導波路２を形成した。その後、同図（ｄ）で保護マ
スク10を除去した。Ta膜13の除去には水酸化ナトリウム
と過酸化水素水を用い、Ta2O512の除去には弗酸を用い
た。除去後スパッタにより表面の保護膜としてSiO2膜14
を蒸着した。最後に光導波路２に垂直な面を光学研磨し
た後実施例１と同様のARコートを行いさらに基本波の出
射端をカット下。これにより光波長変換素子が製造され
た。この素子の長さは25mm出ある。第４図に光波長変換
素子を用いて構成される短波長レーザ光源の一種である
青色レーザ光源の構成図を示す。その製造方法としてま
ずマウント20に光波長変換素子27の光導波路２の形成さ
れている面側を接着した。次にフォーカスレンズ25およ
び半波長板26をマウント20中に挿入し固定した。次にコ
リメータレンズ24、半導体レーザ21を挿入した後、半導
体レーザ21を駆動し基本波P1が光波長変換素子27の入射
部３に焦点を結ぶようにコリメータレンズ24および半導
体レーザ21を動かした後固定を行った。その後基本波に
対する吸収フィルター28をマウント20に取り付けた。第
４図で半導体レーザ21は0.78μｍの発振波長のものでCW
電源より一定電流をまた高周波重畳回路よりサイン状の
高周波（600MHz）が印加されており平均パワー50mWの基
本波P1が出射されている。この基本波P1がレンズ24,25
および半波長板26を用いて光波長変換素子27に入射し高
調波P2が発生する。半波長板26は半導体レーザ21と光波
長変換素子27に形成された光導波路２との偏光方向を一
致させるために挿入した。また、光導波路２の出射部４
はやすりにより基本波P1が散乱するように荒されてい
る。この光波長変換素子では1mWの高調波P2が得られ変
換効率は２％であった。また、高調波の安定性は±１％
以下であった。また本実施例ではMgOがドーピングされ
ている基板を用いているため短波長の光に対しても光損
傷が防止でき高調波の出力変動がない。なお実施例では
Ta2O5を用いているがTaと酸素の割合が異なるものでも
構わない。
いて図を用いて説明する。第３図に短波長レーザ光源の
基本構成要素となる光波長変換素子の製造工程図を示
す。まず同図（ａ）でMgOがドープされたLiNbO3基板１
上にTa2O5膜12を200A、続いてTa膜13を150Aスパッタ蒸
着を行った。保護マスク10としてTa2O5を用いたもので
はプロトン交換の際にマスクを透過してプロトン交換さ
れる場合があるがTaとの二重マスクにするとこれを完全
に防ぐことができる。次に同図（ｂ）で厚み0.7μｍの
フォトレジスト11をパターン化した後、C3F8ガスを用い
て保護マスク10をドライエッチングしスリットを形成し
た。次にフォトレジスト11を除去した後、同図（Ｃ）で
LiNbO3基板１に燐酸の一種であるピロ燐酸中で230℃、
９分間熱処理（プロトン交換処理）を行い厚み0.37μｍ
の光導波路２を形成した。その後、同図（ｄ）で保護マ
スク10を除去した。Ta膜13の除去には水酸化ナトリウム
と過酸化水素水を用い、Ta2O512の除去には弗酸を用い
た。除去後スパッタにより表面の保護膜としてSiO2膜14
を蒸着した。最後に光導波路２に垂直な面を光学研磨し
た後実施例１と同様のARコートを行いさらに基本波の出
射端をカット下。これにより光波長変換素子が製造され
た。この素子の長さは25mm出ある。第４図に光波長変換
素子を用いて構成される短波長レーザ光源の一種である
青色レーザ光源の構成図を示す。その製造方法としてま
ずマウント20に光波長変換素子27の光導波路２の形成さ
れている面側を接着した。次にフォーカスレンズ25およ
び半波長板26をマウント20中に挿入し固定した。次にコ
リメータレンズ24、半導体レーザ21を挿入した後、半導
体レーザ21を駆動し基本波P1が光波長変換素子27の入射
部３に焦点を結ぶようにコリメータレンズ24および半導
体レーザ21を動かした後固定を行った。その後基本波に
対する吸収フィルター28をマウント20に取り付けた。第
４図で半導体レーザ21は0.78μｍの発振波長のものでCW
電源より一定電流をまた高周波重畳回路よりサイン状の
高周波（600MHz）が印加されており平均パワー50mWの基
本波P1が出射されている。この基本波P1がレンズ24,25
および半波長板26を用いて光波長変換素子27に入射し高
調波P2が発生する。半波長板26は半導体レーザ21と光波
長変換素子27に形成された光導波路２との偏光方向を一
致させるために挿入した。また、光導波路２の出射部４
はやすりにより基本波P1が散乱するように荒されてい
る。この光波長変換素子では1mWの高調波P2が得られ変
換効率は２％であった。また、高調波の安定性は±１％
以下であった。また本実施例ではMgOがドーピングされ
ている基板を用いているため短波長の光に対しても光損
傷が防止でき高調波の出力変動がない。なお実施例では
Ta2O5を用いているがTaと酸素の割合が異なるものでも
構わない。
次に第３の実施例として本発明の短波長レーザ光源の製
造方法として基本波の波長1.3μｍの半導体レーザと波
長0.8μｍの半導体レーザおよび光波長変換素子により
構成した和周波発生素子の製造に応用したものについて
説明する。第５図において31は波長1.3μｍの半導体レ
ーザ、32は波長0.86μｍの半導体レーザ、27は光波長変
換素子である。光波長変換素子27には高屈折率層からな
る光導波路２および入射導波路33、34およびＹ分岐35が
形成されている。この高屈折率層は損失を少なくするた
めにTa2O5から成る保護マスクを用いてプロトン交換処
理を行った。この実施例ではそれぞれの半導体レーザは
光波長変換素子に直接結合されている。つまりレンズを
用いない結合を行っている。入射導波路33,34を伝搬し
た基本波P1,P3はＹ分岐35で合波され光導波路２に入り
ここで変換され和周波P2（波長0.52μｍ）として放射さ
れる。光導波路２を伝搬し端部まで達した基本波P1,P3
は出射部４で散乱され、半導体レーザには戻り光がなく
安定に動作する。出射部４はCO2レーザを用いて基本波
が散乱するように加工を行った。半導体レーザ31,32の
それぞれに高周波重畳を行うことにより和周波P2がさら
に安定に得られた。光波長変換素子の長さが20mmのもの
で光導波路２中を導波する基本波P1が40mW,P3が20mWに
て0.5mWの和周波P2（波長0.52μｍ）が得られた。この
ように本製造方法は和周波発生素子としても伝搬損失が
低減でき出力が高出力化され有効である。特にこの実施
例のように光導波路だけでなく入射導波路およびＹ分岐
等の伝搬損失も低減できる場合には有効である。
造方法として基本波の波長1.3μｍの半導体レーザと波
長0.8μｍの半導体レーザおよび光波長変換素子により
構成した和周波発生素子の製造に応用したものについて
説明する。第５図において31は波長1.3μｍの半導体レ
ーザ、32は波長0.86μｍの半導体レーザ、27は光波長変
換素子である。光波長変換素子27には高屈折率層からな
る光導波路２および入射導波路33、34およびＹ分岐35が
形成されている。この高屈折率層は損失を少なくするた
めにTa2O5から成る保護マスクを用いてプロトン交換処
理を行った。この実施例ではそれぞれの半導体レーザは
光波長変換素子に直接結合されている。つまりレンズを
用いない結合を行っている。入射導波路33,34を伝搬し
た基本波P1,P3はＹ分岐35で合波され光導波路２に入り
ここで変換され和周波P2（波長0.52μｍ）として放射さ
れる。光導波路２を伝搬し端部まで達した基本波P1,P3
は出射部４で散乱され、半導体レーザには戻り光がなく
安定に動作する。出射部４はCO2レーザを用いて基本波
が散乱するように加工を行った。半導体レーザ31,32の
それぞれに高周波重畳を行うことにより和周波P2がさら
に安定に得られた。光波長変換素子の長さが20mmのもの
で光導波路２中を導波する基本波P1が40mW,P3が20mWに
て0.5mWの和周波P2（波長0.52μｍ）が得られた。この
ように本製造方法は和周波発生素子としても伝搬損失が
低減でき出力が高出力化され有効である。特にこの実施
例のように光導波路だけでなく入射導波路およびＹ分岐
等の伝搬損失も低減できる場合には有効である。
次に第４の実施例として本発明の光導波路の製造方法と
してNdドープされたLiNbO3基板への光導波路の製造につ
いて説明する。この実施例では基板としてNdおよびMgO
がドープされたLiNbO3基板を用いた。この基板上に保護
マスクとしてTa2O5膜によるパターンを形成後、燐酸を
用いてプロトン交換を行い高屈折率層を形成した。その
後光の入出射面を光学研磨し高屈折率層すなわち光導波
路に光を入射した。幅２μｍ、厚み0.6μｍの光導波路
にYAGレーザ光（波長1.06μｍ）を入射したところTaマ
スクにより作製した光導波路（伝搬損失2dB/cm）に比べ
大幅に低損失化（0.8dB/cm）できた。
してNdドープされたLiNbO3基板への光導波路の製造につ
いて説明する。この実施例では基板としてNdおよびMgO
がドープされたLiNbO3基板を用いた。この基板上に保護
マスクとしてTa2O5膜によるパターンを形成後、燐酸を
用いてプロトン交換を行い高屈折率層を形成した。その
後光の入出射面を光学研磨し高屈折率層すなわち光導波
路に光を入射した。幅２μｍ、厚み0.6μｍの光導波路
にYAGレーザ光（波長1.06μｍ）を入射したところTaマ
スクにより作製した光導波路（伝搬損失2dB/cm）に比べ
大幅に低損失化（0.8dB/cm）できた。
次に第５の実施例として本発明により製造を行った短波
長レーザ光源を光ディスクの読み取りに応用した例につ
いて説明する。この実施例においても光導波路作製時の
保護マスクとしてTa2O5を用いた。この短波長レーザ光
源により得られた高調波を整形レンズにより発散光側を
平行光になるようにビーム成形を行い、両側とも平行光
とする。この平行光にされた高調波は偏光ビームスプリ
ッタを通過後、フォーカシングレンズで集光され光ディ
スク上に0.6μｍのスポットを結ぶ。この反射信号は再
び偏光ビームスプリッタを通過後、受光器に入射する。
波長0.84μm,出力60mWの半導体レーザを用い1.4mWの高
調波が放射された。
長レーザ光源を光ディスクの読み取りに応用した例につ
いて説明する。この実施例においても光導波路作製時の
保護マスクとしてTa2O5を用いた。この短波長レーザ光
源により得られた高調波を整形レンズにより発散光側を
平行光になるようにビーム成形を行い、両側とも平行光
とする。この平行光にされた高調波は偏光ビームスプリ
ッタを通過後、フォーカシングレンズで集光され光ディ
スク上に0.6μｍのスポットを結ぶ。この反射信号は再
び偏光ビームスプリッタを通過後、受光器に入射する。
波長0.84μm,出力60mWの半導体レーザを用い1.4mWの高
調波が放射された。
このように本発明により製造された短波長レーザ光源を
用いることで高出力化が行え光ディスクを読み取りに使
用できる。これにより、従来使用していた0.8μｍ帯の
半導体レーザを用いた光ディスクの読み取り系に比べて
半分のスポットに絞ることができ光ディスクの記録密度
を４倍に向上することができる。
用いることで高出力化が行え光ディスクを読み取りに使
用できる。これにより、従来使用していた0.8μｍ帯の
半導体レーザを用いた光ディスクの読み取り系に比べて
半分のスポットに絞ることができ光ディスクの記録密度
を４倍に向上することができる。
なお、実施例ではこの製造方法を用いて光導波路および
Ｙ分岐を作製したがこれ以外にも方向性結合器、導波路
形レンズなど光が導波するデバイスであれば本製造方法
が有効出ある。出射部で基本波を散乱させたが、出射部
に吸収体を塗布するなどにより基本波を吸収することも
効果的である。また、実施例では非線形光学定数の大き
なLiNbO3を用いたが、他にLiTaO3、KNbO3などの非線形
光学定数の大きな基板であれば用いることができる。ま
た、マスクとして用いたTa2O5は膜質が良好であれば組
成ずれ、不純物混入しても良い。
Ｙ分岐を作製したがこれ以外にも方向性結合器、導波路
形レンズなど光が導波するデバイスであれば本製造方法
が有効出ある。出射部で基本波を散乱させたが、出射部
に吸収体を塗布するなどにより基本波を吸収することも
効果的である。また、実施例では非線形光学定数の大き
なLiNbO3を用いたが、他にLiTaO3、KNbO3などの非線形
光学定数の大きな基板であれば用いることができる。ま
た、マスクとして用いたTa2O5は膜質が良好であれば組
成ずれ、不純物混入しても良い。
発明の効果 以上説明したように本発明の光波長変換素子の製造方法
によれば、光導波路の製造方法に新たな工夫をこらしTa
2O5をマスクとして用いることで、光導波路の伝搬損失
を大幅に低減でき素子の高効率化が図れる。また、短波
長レーザ光源として本製造方法を用いて作製された素子
によれば高出力な高調波または和周波が発生できる。
によれば、光導波路の製造方法に新たな工夫をこらしTa
2O5をマスクとして用いることで、光導波路の伝搬損失
を大幅に低減でき素子の高効率化が図れる。また、短波
長レーザ光源として本製造方法を用いて作製された素子
によれば高出力な高調波または和周波が発生できる。
第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例の光導波路の製
造工程断面図、第２図（ａ）は本発明の実施例の光波長
変換素子の構成斜視図，同（ｂ）は同（ａ）の光導波路
に平行な面で切った断面図、第３図（ａ）〜（ｄ）は本
発明の実施例の光波長変換素子の製造工程図、第４図は
本発明の第２の実施例の短波長レーザ光源の構成断面
図、第５図は本発明の実施例の短波長レーザ光源の構成
構成図，第６図（ａ），（ｂ）は従来の光波長変換素子
の平面図、断面図、第７図（ａ）〜（ｃ）は従来の光導
波路の製造工程図である。 １……LiNbO3基板、２……光導波路、12……Ta2O5膜、2
1……半導体レーザ。
造工程断面図、第２図（ａ）は本発明の実施例の光波長
変換素子の構成斜視図，同（ｂ）は同（ａ）の光導波路
に平行な面で切った断面図、第３図（ａ）〜（ｄ）は本
発明の実施例の光波長変換素子の製造工程図、第４図は
本発明の第２の実施例の短波長レーザ光源の構成断面
図、第５図は本発明の実施例の短波長レーザ光源の構成
構成図，第６図（ａ），（ｂ）は従来の光波長変換素子
の平面図、断面図、第７図（ａ）〜（ｃ）は従来の光導
波路の製造工程図である。 １……LiNbO3基板、２……光導波路、12……Ta2O5膜、2
1……半導体レーザ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−19330（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−158506（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−303307（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−98609（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−293208（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−293206（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−63903（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−63904（ＪＰ，Ａ)
Claims (11)
- 【請求項１】LiNbxTa1-xO3（０≦Ｘ≦１）にTa2O5によ
る保護マスクを形成した後、プロトン交換を行い高屈折
率層を形成する工程と基本波の入射部を形成する工程を
含むことを特徴とする光導波路の製造方法 - 【請求項２】LiNbxTa1-xO3（０≦Ｘ≦１）にTa2O5によ
る保護マスクを形成した後、プロトン交換を行い光導波
路を形成する工程と基本波の入射部を形成する工程と高
調波または和周波に対する出射部を形成する工程を含む
ことを特徴とする光波長変換素子の製造方法 - 【請求項３】LiNbxTa1-xO3（０≦Ｘ≦１）にTa2O5によ
る保護マスクを形成した後、プロトン交換を行い光導波
路を形成する工程と基本波の入射部を形成する工程と高
調波または和周波に対する出射部を形成する工程を行い
光波長変換素子を形成した後、前記作製された光波長変
換素子と半導体レーザをマウントに取り付けることを特
徴とする短波長レーザ光源の製造方法 - 【請求項４】MgO又はNdがドーピングされたLiNbxTa1-xO
3（０≦Ｘ≦１）基板を使用したことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の光導波路の製造方法または同第
２項記載の光波長変換素子の製造方法または第３項記載
の短波長レーザ光源の製造方法。 - 【請求項５】燐酸を主成分とする酸を用いてプロトン交
換を行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
光導波路の製造方法。 - 【請求項６】保護マスクとしてTa2O5とこの上とTaを用
いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光導
波路の製造方法または同第２項記載の光波長変換素子の
製造方法または第３項記載の短波長レーザ光源の製造方
法。 - 【請求項７】Ta2O5がCF4によるドライエッチングにより
形成されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の光導波路の製造方法または同第２項記載の光波長変換
素子の製造方法。 - 【請求項８】保護マスク幅が2.5μｍ以下であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光導波路の製造
方法または同第２項記載の光波長変換素子の製造方法。 - 【請求項９】光導波路の出射部で半導体レーザからの基
本波を散乱または吸収させるための加工を行う工程を含
むことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光波長
変換素子の製造方法または第３項記載の短波長レーザ光
源の製造方法。 - 【請求項１０】半導体レーザからの基本波が直接光導波
路に入射する構成となることを特徴とする特許請求の範
囲第３項記載の短波長レーザ光源の製造方法。 - 【請求項１１】基本波の入射部に反射防止膜を形成する
工程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の光波長変換素子の製造方法または同第３項記載の短波
長レーザ光源の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1030551A JPH077135B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 光導波路および光波長変換素子および短波長レーザ光源の製造方法 |
| DE69026404T DE69026404T2 (de) | 1989-02-09 | 1990-02-06 | Herstellungsverfahren eines Frequenzverdopplers |
| EP90301206A EP0382462B1 (en) | 1989-02-09 | 1990-02-06 | Manufacturing method of frequency doubler |
| US07/477,768 US5032220A (en) | 1989-02-09 | 1990-02-09 | Manufacturing method of frequency doubler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1030551A JPH077135B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 光導波路および光波長変換素子および短波長レーザ光源の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02210310A JPH02210310A (ja) | 1990-08-21 |
| JPH077135B2 true JPH077135B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=12306933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1030551A Expired - Lifetime JPH077135B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 光導波路および光波長変換素子および短波長レーザ光源の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5032220A (ja) |
| EP (1) | EP0382462B1 (ja) |
| JP (1) | JPH077135B2 (ja) |
| DE (1) | DE69026404T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5271801A (en) * | 1990-07-09 | 1993-12-21 | Commissariat A L'energie Atomique | Process of production of integrated optical components |
| US5205904A (en) * | 1991-03-13 | 1993-04-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method to fabricate frequency doubler devices |
| JPH04296731A (ja) * | 1991-03-27 | 1992-10-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 短波長レーザ光源 |
| JP3036255B2 (ja) * | 1992-01-27 | 2000-04-24 | 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短波長レーザ光源および短波長レーザ光源を用いた光情報処理装置および光波長変換素子の製造方法 |
| 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 |
| US5254202A (en) * | 1992-04-07 | 1993-10-19 | International Business Machines Corporation | Fabrication of laser ablation masks by wet etching |
| KR0138006B1 (ko) * | 1992-10-26 | 1998-06-15 | 모리시타 요이찌 | 광도파로 및 그 제조방법 |
| FR2722304B1 (fr) * | 1994-07-06 | 1996-08-14 | Commissariat Energie Atomique | Procede de realisation de guides d'onde circulares et enterres, et dispositifs associes. |
| JP3827780B2 (ja) * | 1996-10-28 | 2006-09-27 | 富士写真フイルム株式会社 | 光導波路素子の電極およびその形成方法 |
| JP2000131546A (ja) * | 1998-10-26 | 2000-05-12 | Pioneer Electronic Corp | リッジ形３次元導波路製造方法 |
| US6037268A (en) * | 1998-12-29 | 2000-03-14 | Lucent Technologies Inc. | Method for etching tantalum oxide |
| US9157860B2 (en) | 2002-05-16 | 2015-10-13 | Applied Biosystems, Llc | Achromatic lens array |
| US6982166B2 (en) | 2002-05-16 | 2006-01-03 | Applera Corporation | Lens assembly for biological testing |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3857689A (en) * | 1971-12-28 | 1974-12-31 | Nippon Selfoc Co Ltd | Ion exchange process for manufacturing integrated optical circuits |
| US4701008A (en) * | 1984-08-10 | 1987-10-20 | Motorola, Inc. | Optical waveguide including superstrate of niobium or silicon oxynitride and method of making same |
| US4547262A (en) * | 1984-08-30 | 1985-10-15 | Sperry Corporation | Method for forming thin film passive light waveguide circuit |
-
1989
- 1989-02-09 JP JP1030551A patent/JPH077135B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-02-06 EP EP90301206A patent/EP0382462B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-06 DE DE69026404T patent/DE69026404T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-09 US US07/477,768 patent/US5032220A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69026404D1 (de) | 1996-05-15 |
| EP0382462B1 (en) | 1996-04-10 |
| EP0382462A3 (en) | 1992-06-24 |
| DE69026404T2 (de) | 1996-10-31 |
| EP0382462A2 (en) | 1990-08-16 |
| US5032220A (en) | 1991-07-16 |
| JPH02210310A (ja) | 1990-08-21 |
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