JPH08136751A - Optical waveguide and its production - Google Patents

Optical waveguide and its production

Info

Publication number
JPH08136751A
JPH08136751A JP27677894A JP27677894A JPH08136751A JP H08136751 A JPH08136751 A JP H08136751A JP 27677894 A JP27677894 A JP 27677894A JP 27677894 A JP27677894 A JP 27677894A JP H08136751 A JPH08136751 A JP H08136751A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
single crystal
refractive index
ktp
optical waveguide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP27677894A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Sato
幸治 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hoya Corp filed Critical Hoya Corp
Priority to JP27677894A priority Critical patent/JPH08136751A/en
Publication of JPH08136751A publication Critical patent/JPH08136751A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide an optical waveguide in which high optical transmission efficiency is easily obtd. and to provide its production method. CONSTITUTION: This optical waveguide consists of a first layer comprising a KTP single crystal the refractive index of which is decreased and a second layer comprising a KTP single crystal having a pure compsn. on the first layer. The second layer functions as a waveguide layer. In the production method of this optical waveguide, a KTP single crystal thin film having a pure compsn. is formed by epitaxial growing on the first layer comprising a KTP single crystal the refractive index of which is decreased by substitution for a part of component elements of the crystal so that the second layer functions as a waveguide layer.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光導波路およびその製造
方法に係り、特にKTPを利用した光導波路およびその
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide and its manufacturing method, and more particularly to an optical waveguide using KTP and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】KTP(KTiOPO4 )結晶体は優れ
た非線形光学特性、光電特性および物理的、化学的特性
を有している。このため従来より、純粋組成のKTP
と、結晶構成元素の一部を置換することによって純粋組
成のKTPよりも屈折率を高めたKTP(以下、高屈折
率KTPという)とを組み合わせることにより光導波路
を形成する試みが種々なされている。
2. Description of the Related Art KTP (KTiOPO 4 ) crystals have excellent non-linear optical characteristics, photoelectric characteristics and physical and chemical characteristics. For this reason, KTP with a pure composition
Various attempts have been made to form an optical waveguide by combining with a KTP having a higher refractive index than KTP having a pure composition by substituting a part of crystal constituent elements (hereinafter referred to as a high refractive index KTP). .

【0003】例えば Journal of Crystal Growth 112
(1991) P309-315 には、純粋組成のKTPからなる基
板の上に高屈折率KTP(Rbx1-xTiOPO4 ,K
Ti1-xSnxOPO4 ,KTi1-xGexOPO4 ,KT
iOP1-XAsx4 等)の単結晶薄膜を液相エピタキシ
ャル成長法により形成し、この高屈折率KTP単結晶薄
膜を導波層として利用したステップインデックス型の光
導波路が開示されている。高屈折率KTPがKTiOP
1-XAsx4 である場合、Asによる置換量を35%
(x=0.35)にすることにより最大格子定数のミス
マッチを1%以内に止め、かつ波長1.064μmの光
の下での導波層(KTiOP1-XAsx4層)と基板層
(KTP層)との屈折率差を0.0177に保つことが
できる。
For example, Journal of Crystal Growth 112
(1991) P309-315 discloses that a high refractive index KTP (Rb x K 1-x TiOPO 4 , K is formed on a substrate made of pure KTP.
Ti 1-x Sn x OPO 4 , KTi 1-x Ge x OPO 4 , KT
There is disclosed a step index type optical waveguide in which a single crystal thin film of iOP 1-X As x O 4 etc.) is formed by a liquid phase epitaxial growth method and this high refractive index KTP single crystal thin film is used as a waveguide layer. High refractive index KTP is KTiOP
If it is 1-X As x O 4 , the substitution amount by As is 35%.
By setting (x = 0.35), the mismatch of the maximum lattice constant is stopped within 1%, and the waveguide layer (KTiOP 1-X As x O 4 layer) and the substrate under the light of wavelength 1.064 μm The refractive index difference with the layer (KTP layer) can be kept at 0.0177.

【0004】また、人工晶体学報18(2)(1989)の
P136以下には、純粋組成のKTP単結晶基板の上に
液相エピタキシャル成長法によりRbx1-xTiOPO
4 単結晶薄膜またはCsx1-xTiOPO4 単結晶薄膜
を設けることにより形成したステップインデックス型の
光導波路がワン(Wang)やリウ(Liu) によって報告されて
いる。この報告によれば、一般にRbの方がCsよりも
置換量を多くすることができ、良質な膜を作製すること
ができるとされている。例えばx=0.5のRbx1-x
TiOPO4 の屈折率はnx=1.7731,ny=1.
7864,nz=1.8752であり、基板との屈折率
差は△nx=0.009,△ny=0.015,△nz
0.013である。
In addition, P136 and below in Artificial Crystal Science Bulletin 18 (2) (1989) shows Rb x K 1-x TiOPO on a KTP single crystal substrate having a pure composition by a liquid phase epitaxial growth method.
A step index type optical waveguide formed by providing a 4 single crystal thin film or a Cs x K 1-x TiOPO 4 single crystal thin film has been reported by Wang and Liu. According to this report, it is generally said that the replacement amount of Rb can be larger than that of Cs, and a good quality film can be produced. For example, Rb x K 1-x with x = 0.5
The refractive index of TiOPO 4 is n x = 1.7731, n y = 1.
7864, nz = 1.8752, and the refractive index difference from the substrate is Δn x = 0.009, Δn y = 0.015, Δn z =
It is 0.013.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】高屈折率KTP単結晶
薄膜を液相エピタキシャル成長法により形成する場合、
通常、液相エピタキシャル成長法の中でもディップ法が
適用される。この場合、高屈折率KTP単結晶薄膜の結
晶成長条件が純粋組成のKTP単結晶薄膜を形成する場
合よりも大きく制限されるので、得られる高屈折率KT
P単結晶薄膜の結晶性や結晶組成の均一性は純粋組成の
KTP単結晶薄膜よりも低下し易い。このため、高屈折
率KTPを導波層とする従来の光導波路においては所望
の光伝搬特性を有するものが得づらいという難点があっ
た。
When a high refractive index KTP single crystal thin film is formed by a liquid phase epitaxial growth method,
Usually, the dip method is applied among the liquid phase epitaxial growth methods. In this case, the crystal growth conditions for the high-refractive-index KTP single-crystal thin film are more limited than those for forming a pure KTP single-crystal thin film.
The crystallinity and the uniformity of the crystal composition of the P single crystal thin film are likely to be lower than those of the pure KTP single crystal thin film. For this reason, it is difficult to obtain a conventional optical waveguide having a high refractive index KTP as a waveguide layer, which has a desired light propagation characteristic.

【0006】本発明の目的は、光伝搬効率の高いものが
得易い光導波路およびその製造方法を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide an optical waveguide and a method of manufacturing the optical waveguide, which can easily obtain a high optical propagation efficiency.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の光導波路は、屈折率を低めたKTP単結晶からな
る第1の層と、この第1の層の上に形成された純粋組成
のKTP単結晶からなる第2の層とを備え、この第2の
層が導波層として機能することを特徴とするものであ
る。
The optical waveguide of the present invention which achieves the above object comprises a first layer made of a KTP single crystal having a low refractive index, and a pure layer formed on the first layer. A second layer made of a KTP single crystal having a composition, and the second layer functions as a waveguide layer.

【0008】また、上記の目的を達成する本発明の光導
波路の製造方法は、結晶構成元素の一部を置換すること
によって屈折率を低めたKTP単結晶からなる第1の層
の上に、純粋組成のKTP単結晶薄膜をエピタキシャル
成長させて導波層として機能する第2の層を形成するこ
とを特徴とするものである。
Further, in the method for producing an optical waveguide of the present invention which achieves the above object, a KTP single crystal whose refractive index is lowered by substituting a part of crystal constituent elements is formed on the first layer. It is characterized in that a KTP single crystal thin film having a pure composition is epitaxially grown to form a second layer functioning as a waveguide layer.

【0009】以下、本発明を詳細に説明する。まず本発
明の光導波路について説明すると、この光導波路は上述
のように屈折率を低めたKTP(以下、低屈折率KTP
という)単結晶からなる第1の層と、この第1の層の上
に形成された純粋組成のKTP単結晶からなる第2の層
とを備えており、前記第2の層が導波層として機能する
ものである。ここで、第1の層を構成する低屈折率KT
P単結晶は、例えば純粋組成のKTP単結晶の結晶構成
元素の一部を置換することによって得られ、その具体例
としては、K1-xNaxTiOPO4 (0<x≦0.5)
等の単結晶が挙げられる。
The present invention will be described in detail below. First, the optical waveguide of the present invention will be described. This optical waveguide has a low refractive index KTP (hereinafter, low refractive index KTP).
A) a first layer of a single crystal and a second layer of a pure KTP single crystal formed on the first layer, wherein the second layer is a waveguiding layer. It functions as. Here, the low refractive index KT constituting the first layer
The P single crystal is obtained, for example, by substituting a part of the crystal constituent elements of a KTP single crystal having a pure composition, and specific examples thereof include K 1-x Na x TiOPO 4 (0 <x ≦ 0.5)
And the like single crystals.

【0010】上記の低屈折率KTP単結晶においては、
元素の置換量に応じてその屈折率が変化する。例えばK
1-xNaxTiOPO4 単結晶の屈折率はNaによる置換
量(xの値)が増加するにつれて低下する。図1に、純
粋組成のKTP単結晶基板の上にK1-xNaxTiOPO
4 単結晶薄膜をディップ法によりエピタキシャル成長さ
せた場合における、フラックス(融液)中のNa2Oの
モル濃度と、得られたK1-xNaxTiOPO4 単結晶薄
膜の屈折率(ただし純粋組成のKTP単結晶基板の屈折
率との差△n)との関係を示す。このように、低屈折率
KTP単結晶の屈折率は元素の置換量に応じて変化する
ので、元素の置換量は置換元素(Na等)の固溶が可能
な範囲内で目的とする光導波路の用途等に応じて適宜選
択されて、屈折率が調整される。
In the above low refractive index KTP single crystal,
The refractive index changes depending on the substitution amount of the element. For example K
The refractive index of the 1-x Na x TiOPO 4 single crystal decreases as the amount of substitution with Na (value of x) increases. In Fig. 1, K 1-x Na x TiOPO was formed on a pure KTP single crystal substrate.
4 When a single crystal thin film was epitaxially grown by the dip method, the molar concentration of Na 2 O in the flux (melt) and the refractive index of the obtained K 1-x Na x TiOPO 4 single crystal thin film (however, pure composition The difference with the refractive index of the KTP single crystal substrate of Δn) is shown. As described above, the refractive index of the low refractive index KTP single crystal changes according to the substitution amount of the element, so that the substitution amount of the element is within a range where the substitution element (Na or the like) can be solid-dissolved The refractive index is adjusted by appropriately selecting it according to the intended use.

【0011】本発明の光導波路では、上記第1の層の上
に純粋組成のKTP単結晶からなる第2の層が形成され
ている。この第2の層は、例えばエピタキシャル成長法
により形成するのが好ましい。第2の層が第1の層上に
エピタキシャル成長するためには、第1の層において第
2の層が形成される側の面は(100)面であることが
好ましいが、目的に応じて(011)面、(201)面
等とすることもできる。第1の層において第2の層が形
成される側の面を(100)面以外の面とする場合に
は、当該第1の層は低屈折率KTP単結晶基板により形
成することが好ましい。また、第1の層において第2の
層が形成される側の面を(100)面とする場合には、
当該第1の層は低屈折率KTP単結晶基板により形成し
てもよいし低屈折率KTP単結晶膜により形成してもよ
い。第1の層として前記の低屈折率KTP単結晶膜を使
用する場合、この第1の層において前記第2の層を形成
する側の面は(100)面であることが好ましいので、
当該第1の層は純粋組成のKTP単結晶基板の(10
0)面上にエピタキシャル成長法によって形成すること
が好ましい。なお、第1の層の厚さは特に限定されるも
のではない。
In the optical waveguide of the present invention, a second layer made of KTP single crystal having a pure composition is formed on the first layer. This second layer is preferably formed by, for example, an epitaxial growth method. In order for the second layer to grow epitaxially on the first layer, the surface on the side where the second layer is formed in the first layer is preferably the (100) surface, but depending on the purpose ( It may be a 011) plane, a (201) plane, or the like. When the surface of the first layer on which the second layer is formed is a surface other than the (100) plane, the first layer is preferably formed of a low refractive index KTP single crystal substrate. When the surface of the first layer on which the second layer is formed is the (100) surface,
The first layer may be formed of a low refractive index KTP single crystal substrate or a low refractive index KTP single crystal film. When the low refractive index KTP single crystal film is used as the first layer, the surface of the first layer on which the second layer is formed is preferably the (100) surface.
The first layer is (10) of a pure KTP single crystal substrate.
It is preferably formed on the (0) plane by an epitaxial growth method. The thickness of the first layer is not particularly limited.

【0012】本発明の光導波路においては上記第2の層
が導波層として機能する。また、本発明の光導波路はス
テップ型の二次元光導波路であってもよいし、埋込型や
リッジ型等の三次元光導波路であってもよい。したがっ
て、第2の層の形状は目的とする光導波路の種類や用途
等に応じて適宜選択される。
In the optical waveguide of the present invention, the second layer functions as a waveguide layer. Further, the optical waveguide of the present invention may be a step type two-dimensional optical waveguide or an embedded type or a ridge type three-dimensional optical waveguide. Therefore, the shape of the second layer is appropriately selected according to the type and application of the intended optical waveguide.

【0013】例えば目的とする光導波路がステップ型の
二次元光導波路である場合には、第2の層は第1の層の
上に平板薄膜状に形成される。このときの第2の層の膜
厚hは、当該第2の層の屈折率n2 、第1の層の屈折率
1 、光導波路の使用時に当該光導波路を取巻く雰囲気
気体の屈折率n3 (ただし、n3<n2)および伝搬させ
ようとする光の波長λに応じて異なるが、単一モード導
波路(TMモードまたはTEモード)を形成する場合に
は次式(I)を満足するように選択される。
For example, when the target optical waveguide is a step type two-dimensional optical waveguide, the second layer is formed on the first layer in the form of a flat plate thin film. Thickness h of the second layer at this time, the refractive index n 2 of the second layer, the refractive index of the refractive index n 1, the atmospheric gas surrounding the optical waveguide when using the optical waveguide of the first layer n 3 (where n 3 <n 2 ) and the wavelength λ of the light to be propagated, the following formula (I) is used to form a single mode waveguide (TM mode or TE mode). Selected to be satisfied.

【0014】[0014]

【数1】 [Equation 1]

【0015】また、目的とする光導波路が埋込型の三次
元光導波路である場合には、第2の層は第1の層に設け
られた凹部中に細線状に形成される。このときの第2の
層の膜厚および幅は、例えば、伝搬しようとする光の波
長λが1.06μmで、第2の層と第1の層との屈折率
差△nが5×10-3である場合には、膜厚は3〜4μ
m、幅は5〜7μmとなる。
When the target optical waveguide is a buried type three-dimensional optical waveguide, the second layer is formed in a fine line shape in the recess provided in the first layer. The film thickness and width of the second layer at this time are, for example, a wavelength λ of light to be propagated is 1.06 μm, and a refractive index difference Δn between the second layer and the first layer is 5 × 10 5. -3 , the film thickness is 3-4μ
m, and the width is 5 to 7 μm.

【0016】上述した第1の層と第2の層とを備えた本
発明の光導波路では導波層が前記第2の層からなり、こ
の第2の層は純粋組成のKTP単結晶薄膜からなる。そ
して、純粋組成のKTP単結晶薄膜についてはエピタキ
シャル成長法により結晶性や結晶組成の均一性が高い膜
を容易に得ることができることから、光の伝搬特性の高
い導波層の形成が容易である。
In the optical waveguide of the present invention having the above-mentioned first layer and second layer, the waveguide layer comprises the second layer, and the second layer comprises a KTP single crystal thin film having a pure composition. Become. As for a KTP single crystal thin film having a pure composition, a film having high crystallinity and crystal composition uniformity can be easily obtained by an epitaxial growth method, and thus it is easy to form a waveguide layer having high light propagation characteristics.

【0017】次に、本発明の光導波路の製造方法につい
て説明する。本発明の方法は、前述したように、結晶構
成元素の一部を置換することによって屈折率を低めたK
TP(低屈折率KTP)単結晶からなる第1の層の上
に、純粋組成のKTP単結晶薄膜をエピタキシャル成長
させて導波層として機能する第2の層を形成するもので
ある。
Next, a method of manufacturing the optical waveguide of the present invention will be described. In the method of the present invention, as described above, the refractive index is lowered by substituting a part of the crystal constituent elements.
A KTP single crystal thin film having a pure composition is epitaxially grown on a first layer made of TP (low refractive index KTP) single crystal to form a second layer functioning as a waveguide layer.

【0018】最終的に得られる光導波路の光の伝搬特性
は、当該光導波路で導波層として機能する純粋組成のK
TP単結晶薄膜からなる第2の層の膜厚の影響を受ける
他、第1の層として用いる低屈折率KTP単結晶の屈折
率の影響も受ける。そして、低屈折率KTP単結晶の屈
折率は当該低屈折率KTP単結晶における元素の置換割
合に応じて変化する。したがって、第1の層として用い
る低屈折率KTP単結晶の組成は、目的とする光導波路
に求められる光伝搬特性や用途等に応じて、所望の屈折
率が得られるように適宜選択される。
The light propagation characteristic of the finally obtained optical waveguide has a pure composition K which functions as a waveguide layer in the optical waveguide.
In addition to being affected by the film thickness of the second layer made of the TP single crystal thin film, it is also affected by the refractive index of the low refractive index KTP single crystal used as the first layer. Then, the refractive index of the low-refractive-index KTP single crystal changes according to the substitution ratio of the element in the low-refractive-index KTP single crystal. Therefore, the composition of the low-refractive-index KTP single crystal used as the first layer is appropriately selected so that a desired refractive index can be obtained according to the light propagation characteristics required for the intended optical waveguide and the intended use.

【0019】上記の第1の層としては、低屈折率KPT
単結晶基板を用いてもよいし、低屈折率KTP単結晶膜
を用いてもよい。第2の層を第1の層上にエピタキシャ
ル成長させるためには、第1の層において第2の層が形
成される側の面は(100)面であることが好ましい
が、目的に応じて(011)面、(201)面等とする
こともできる。第1の層において第2の層が形成される
側の面を(100)面以外の面とする場合には、当該第
1の層は低屈折率KTP単結晶基板により形成すること
が好ましい。また、第1の層において第2の層が形成さ
れる側の面を(100)面とする場合には、当該第1の
層は低屈折率KTP単結晶基板により形成してもよいし
低屈折率KTP単結晶膜により形成してもよい。第1の
層として前記の低屈折率KTP単結晶膜を使用する場
合、この第1の層において前記第2の層を形成する側の
面は(100)面であることが好ましいので、当該第1
の層は純粋組成のKTP単結晶基板の(100)面上に
エピタキシャル成長法によって形成することが好まし
い。
As the above-mentioned first layer, a low refractive index KPT is used.
A single crystal substrate or a low refractive index KTP single crystal film may be used. In order to epitaxially grow the second layer on the first layer, the surface of the first layer on the side where the second layer is formed is preferably the (100) surface, but depending on the purpose ( It may be a 011) plane, a (201) plane, or the like. When the surface of the first layer on which the second layer is formed is a surface other than the (100) plane, the first layer is preferably formed of a low refractive index KTP single crystal substrate. When the surface of the first layer on which the second layer is formed is the (100) plane, the first layer may be formed of a low refractive index KTP single crystal substrate or may be formed of a low refractive index KTP single crystal substrate. It may be formed of a refractive index KTP single crystal film. When the low refractive index KTP single crystal film is used as the first layer, the surface of the first layer on which the second layer is formed is preferably the (100) surface. 1
The layer is preferably formed on the (100) plane of a KTP single crystal substrate having a pure composition by an epitaxial growth method.

【0020】以下、本発明の方法を第1の層として低屈
折率KPT単結晶基板を用いる方法(以下、方法Iとい
う)と、低屈折率KPT単結晶膜を用いる方法(以下、
方法IIという)の2つに分けて説明する。
Hereinafter, the method of the present invention using the low refractive index KPT single crystal substrate as the first layer (hereinafter referred to as method I) and the method of using the low refractive index KPT single crystal film (hereinafter referred to as "method I")
Method II) will be described separately.

【0021】まず方法Iについて説明する。この方法I
では第1の層として低屈折率KPT単結晶基板を用いる
わけであるが、この低屈折率KTP単結晶基板は、フラ
ックス法の1つである均一加熱徐冷法や、一定温度育成
法等の方法により所望組成の低屈折率KTP単結晶のバ
ルクを作製した後、このバルクから所望形状の板を切り
出すことにより得ることができる。
First, the method I will be described. This method I
Then, a low refractive index KPT single crystal substrate is used as the first layer, and this low refractive index KTP single crystal substrate is formed by a method such as a uniform heating gradual cooling method which is one of flux methods, or a constant temperature growth method. It can be obtained by producing a bulk of a low refractive index KTP single crystal having a desired composition and then cutting out a plate having a desired shape from the bulk.

【0022】均一加熱徐冷法や一定温度育成法等により
低屈折率KPT単結晶のバルクを作製する場合、K用の
出発原料としてはK2O、K2CO3 、KPO3 、KH2
PO4等を、Ti用の出発原料としてはTiO2 等を、
P用の出発原料としてはP25、H3PO4 、KPO
3 、KH2PO4 等を、置換元素(Na等)用の出発原
料としてはNa2O、Na2CO3 等をそれぞれ用いるこ
とができる。これらの出発原料は、目的とする低屈折率
KTP単結晶の組成に応じて適宜秤量される。
When a bulk of a low-refractive-index KPT single crystal is produced by a uniform heating / gradual cooling method or a constant temperature growth method, K 2 O, K 2 CO 3 , KPO 3 , and KH 2 are used as starting materials for K.
PO 4, etc., TiO 2 etc. as a starting material for Ti,
Starting materials for P include P 2 O 5 , H 3 PO 4 and KPO
3 , KH 2 PO 4, etc., and Na 2 O, Na 2 CO 3 etc. can be used as starting materials for the substitutional elements (Na etc.), respectively. These starting materials are appropriately weighed according to the composition of the target low refractive index KTP single crystal.

【0023】低屈折率KTP単結晶のバルクから低屈折
率KTP単結晶基板を切り出すにあたっては、基板にお
いて純粋組成のKTP単結晶薄膜を形成しようとする側
の面が(100)面、(011)面、(201)面等の
所望面となるように、目的に応じて切り出し方向を設定
する。
When cutting a low-refractive-index KTP single-crystal substrate from a bulk of a low-refractive-index KTP single crystal, the surface of the substrate on which the KTP single-crystal thin film having a pure composition is to be formed is the (100) plane and the (011) The cutting direction is set according to the purpose so as to be a desired surface such as the surface or the (201) surface.

【0024】方法Iでは、上述した低屈折率KTP単結
晶基板の上に導波層としてKTP単結晶薄膜からなる第
2の層をエピタキシャル成長させる。このとき、低屈折
率KTP単結晶基板において純粋組成のKTP単結晶薄
膜が形成される側の面は、目的とする光導波路が二次元
光導波路やリッジ型の三次元光導波路である場合には平
坦面でよい。また、目的とする光導波路が埋込型の三次
元光導波路である場合には、導波層形成用の凹部を必要
とするので、イオンスパッタリング法等により所定形状
の凹部を形成する。
In method I, a second layer made of a KTP single crystal thin film is epitaxially grown as a waveguiding layer on the above-described low refractive index KTP single crystal substrate. At this time, when the target optical waveguide is a two-dimensional optical waveguide or a ridge-type three-dimensional optical waveguide, the surface of the low-refractive-index KTP single crystal substrate on which the pure KTP single crystal thin film is formed is A flat surface is acceptable. Further, when the target optical waveguide is a buried type three-dimensional optical waveguide, since a concave portion for forming the waveguide layer is required, the concave portion having a predetermined shape is formed by the ion sputtering method or the like.

【0025】低屈折率KTP単結晶基板上に導波層とし
て純粋組成のKTP単結晶薄膜からなる第2の層をエピ
タキシャル成長させるにあたっては液相エピタキシャル
成長法を用いることが好ましく、特にディップ法を用い
ることが好ましい。
In order to epitaxially grow the second layer made of a KTP single crystal thin film having a pure composition as a waveguiding layer on the low refractive index KTP single crystal substrate, it is preferable to use the liquid phase epitaxial growth method, and especially to use the dip method. Is preferred.

【0026】ディップ法による純粋組成のKTP単結晶
薄膜の形成は、例えば次のようにして行うことができ
る。まず、純粋組成のKTPの組成に応じて秤量した出
発原料を加熱して850〜950℃のフラックス(融
液)を得る。次に、このフラックス中に上述した低屈折
率KTP単結晶基板を4〜5分浸漬し、一旦引き上げて
純水により表面を洗浄した後に再び前記のフラックス中
に4〜5分浸漬する。フラックス中への4〜5分の浸漬
と純水による表面洗浄とを必要回数繰り返すことによ
り、目的とする膜厚の純粋組成のKTP単結晶薄膜(第
2の層)を上述した低屈折率KTP単結晶基板(第1の
層)の上に形成することできる。なお、純粋組成のKT
P単結晶薄膜の形成に使用するK用の出発原料、Ti用
の出発原料、およびP用の出発原料の具体例としては、
低屈折率KTP単結晶のバルクを作製する際に使用する
出発原料の説明の中で挙げたものと同じものがそれぞれ
例示される。
The KTP single crystal thin film having a pure composition can be formed by the dipping method, for example, as follows. First, a starting material, which is weighed according to the composition of pure KTP, is heated to obtain a flux (melt) at 850 to 950 ° C. Next, the low-refractive-index KTP single crystal substrate described above is dipped in this flux for 4 to 5 minutes, once pulled up to wash the surface with pure water, and then again dipped in the flux for 4 to 5 minutes. By repeating the immersion in the flux for 4 to 5 minutes and the surface cleaning with pure water a required number of times, the KTP single crystal thin film (second layer) of the desired composition having a pure composition can be formed into the low refractive index KTP described above. It can be formed on a single crystal substrate (first layer). In addition, KT of pure composition
Specific examples of the starting material for K, the starting material for Ti, and the starting material for P used for forming the P single crystal thin film are as follows.
Examples are the same as those mentioned in the description of the starting materials used for producing the bulk of the low refractive index KTP single crystal.

【0027】上述の方法により形成することができる純
粋組成のKTP単結晶薄膜からなる第2の層の形状は、
目的とする光導波路が単一モードのステップ型二次元光
導波路である場合には平板薄膜状とする。このときの純
粋組成のKTP単結晶薄膜(第2の層)の膜厚hは、当
該純粋組成のKTP単結晶薄膜(第2の層)の屈折率n
2 、前記の低屈折率KTP単結晶基板(第1の層)の屈
折率n1 、光導波路の使用時に当該光導波路を取巻く雰
囲気気体の屈折率n3 (ただし、n3<n2)、および伝
搬させようとする光の波長λに応じて、既に説明した本
発明の光導波路の中で述べたように前記の式(I)を満
足するように選択される。また、目的とする光導波路が
埋込型の三次元光導波路である場合には、純粋組成のK
TP単結晶薄膜は低屈折率KTP単結晶基板に設けられ
た凹部に埋め込まれるようにして細線状に形成される。
このときの純粋組成のKTP単結晶薄膜の膜厚および幅
(前記の凹部の深さおよび幅)は、既に説明した本発明
の光導波路の中で述べたように選択される。
The shape of the second layer made of a KTP single crystal thin film having a pure composition which can be formed by the above method is as follows.
When the target optical waveguide is a single-mode step type two-dimensional optical waveguide, it is a flat-plate thin film. The film thickness h of the pure KTP single crystal thin film (second layer) at this time is the refractive index n of the pure KTP single crystal thin film (second layer).
2 , the refractive index n 1 of the low refractive index KTP single crystal substrate (first layer), the refractive index n 3 of the atmospheric gas surrounding the optical waveguide when the optical waveguide is used (where n 3 <n 2 ), And depending on the wavelength λ of the light to be propagated, it is selected so as to satisfy the above formula (I) as described in the optical waveguide of the present invention already described. Further, when the target optical waveguide is an embedded three-dimensional optical waveguide, K of pure composition is used.
The TP single crystal thin film is formed in a fine line shape so as to be embedded in the recess provided in the low refractive index KTP single crystal substrate.
At this time, the thickness and width of the KTP single crystal thin film having a pure composition (depth and width of the above-mentioned concave portion) are selected as described in the above-mentioned optical waveguide of the present invention.

【0028】方法Iでは、上述のようにして低屈折率K
TP単結晶基板からなる第1の層の上に、導波層として
純粋組成のKTP単結晶薄膜からなる第2の層をエピタ
キシャル成長させることにより、目的とする光導波路を
得る。
In Method I, as described above, the low refractive index K
An intended optical waveguide is obtained by epitaxially growing a second layer made of a KTP single crystal thin film having a pure composition as a waveguide layer on the first layer made of a TP single crystal substrate.

【0029】次に、第1の層として低屈折率KTP単結
晶膜を用いる方法IIについて説明する。この方法IIで第
1の層として用いる低屈折率KTP単結晶膜は、前述し
たように純粋組成のKTP単結晶基板上にエピタキシャ
ル成長させたものであることが好ましい。純粋組成のK
TP単結晶は既に市販されているので、上記純粋組成の
KTP単結晶基板としては市販品、または市販されてい
る純粋組成のKTP単結晶から切り出したものを用いる
ことができる。ただし、方法IIではこの純粋組成のKT
P単結晶基板上に低屈折率KTP単結晶膜をエピタキシ
ャル成長させて第1の層を形成するので、前記純粋組成
のKTP単結晶基板において低屈折率KTP単結晶膜か
らなる第1の層を形成する側の面の結晶面は(100)
面であることが好ましい。(100)面以外の結晶面で
は、その上に低屈折率KTP単結晶膜からなる第1の層
をエピタキシャル成長させることが困難である。
Next, a method II using a low refractive index KTP single crystal film as the first layer will be described. The low-refractive-index KTP single crystal film used as the first layer in this method II is preferably epitaxially grown on a KTP single crystal substrate having a pure composition as described above. K of pure composition
Since the TP single crystal is already on the market, the KTP single crystal substrate having the above-mentioned pure composition may be a commercially available product or a substrate cut from a commercially available KTP single crystal having the pure composition. However, in method II, KT of this pure composition
Since the low refractive index KTP single crystal film is epitaxially grown on the P single crystal substrate to form the first layer, the first layer made of the low refractive index KTP single crystal film is formed in the pure KTP single crystal substrate. The crystal plane on the side of the
It is preferably a surface. On a crystal plane other than the (100) plane, it is difficult to epitaxially grow the first layer made of the low refractive index KTP single crystal film on the crystal plane.

【0030】純粋組成のKTP単結晶基板上にエピタキ
シャル成長させる低屈折率KTP単結晶膜(第1の層)
の膜厚は特に限定されるものではなく、その上に導波層
としての純粋組成のKTP単結晶薄膜(第2の層)をエ
ピタキシャル成長させることができさえすればいかなる
膜厚であってもよい。
Low refractive index KTP single crystal film (first layer) epitaxially grown on a pure composition KTP single crystal substrate
Is not particularly limited, and may be of any film thickness as long as a KTP single crystal thin film (second layer) having a pure composition as a waveguide layer can be epitaxially grown thereon. .

【0031】また、低屈折率KTP単結晶膜からなる第
1の層を純粋組成のKTP単結晶基板上にエピタキシャ
ル成長させるにあたっては液相エピタキシャル成長法を
用いることが好ましく、特にディップ法を用いることが
好ましい。
In order to epitaxially grow the first layer made of the low refractive index KTP single crystal film on the KTP single crystal substrate having a pure composition, it is preferable to use the liquid phase epitaxial growth method, and particularly to use the dip method. .

【0032】ディップ法による低屈折率KTP単結晶膜
の形成は、例えば次のようにして行うことができる。ま
ず、目的とする低屈折率KTPの組成に応じて秤量した
出発原料を均一化のために加熱して950〜1000℃
のフラックス(融液)を得た後、このフラックスを85
0〜950℃まで徐冷する。次に、徐冷後のフラックス
中に上述した純粋組成のKTP単結晶基板を4〜5分浸
漬し、一旦引き上げて純水により表面を洗浄した後に再
び前記のフラックス(徐冷後のもの)中に4〜5分浸漬
する。徐冷後のフラックス中への4〜5分の浸漬と純水
による表面洗浄とを必要回数繰り返して膜の成長を図る
ことにより、均質度の高い低屈折率KTP単結晶膜を上
述した純粋組成のKTP単結晶基板上に形成することが
できる。このようにして形成される低屈折率KTP単結
晶膜からなる第1の層は平坦性が高く、自然結晶面(1
00)に殆ど一致した平坦面を有する。
The formation of the low refractive index KTP single crystal film by the dipping method can be performed, for example, as follows. First, the starting material, which is weighed according to the composition of the target low refractive index KTP, is heated for homogenization and heated to 950 to 1000 ° C.
After obtaining the flux (melt) of
Slowly cool to 0-950 ° C. Next, the KTP single crystal substrate having the above-mentioned pure composition is dipped in the flux after slow cooling for 4 to 5 minutes, once pulled up and the surface is washed with pure water, and then again in the flux (after slow cooling). Soak for 4 to 5 minutes. The low-refractive-index KTP single crystal film having a high degree of homogeneity is produced by repeating the dipping in the flux after slow cooling for 4 to 5 minutes and the surface cleaning with pure water a required number of times to grow the film. Can be formed on the KTP single crystal substrate. The first layer made of the low refractive index KTP single crystal film thus formed has high flatness and has a natural crystal plane (1
00), which has a flat surface which almost coincides with

【0033】上記のディップ法では、低屈折率KTP単
結晶が固溶体結晶であることから結晶の成長に伴ってフ
ラックスの組成が変化し易く、フラックスの組成が変化
した場合には膜の厚さ方向について組成変化が起きて屈
折率が変化する。したがって、この屈折率変化を防止す
るうえから比較的多量のフラックスを使用することが好
ましい。なお、低屈折率KTP単結晶膜からなる第1の
層の形成に使用するK用の出発原料、Ti用の出発原
料、P用の出発原料、および置換元素(Na等)用の出
発原料の具体例としては、方法Iで低屈折率KTP単結
晶のバルクを作製する際に使用する出発原料の説明の中
で挙げたものと同じものがそれぞれ例示される。
In the above-mentioned dipping method, since the low refractive index KTP single crystal is a solid solution crystal, the composition of the flux is likely to change as the crystal grows, and when the composition of the flux changes, the film thickness direction is changed. The composition change occurs and the refractive index changes. Therefore, it is preferable to use a relatively large amount of flux in order to prevent the change in the refractive index. The starting material for K, the starting material for Ti, the starting material for P, and the starting material for the substituting element (Na etc.) used for forming the first layer composed of the low refractive index KTP single crystal film As specific examples, the same ones as those mentioned in the description of the starting materials used when producing the bulk of the low refractive index KTP single crystal by Method I are exemplified.

【0034】上記の低屈折率KTP単結晶膜からなる第
1の層において純粋組成のKTP単結晶薄膜からなる第
2の層が形成される側の面は、第1の層として低屈折率
KTP単結晶基板を用いた場合と同様に、目的とする光
導波路が二次元光導波路やリッジ型の三次元光導波路で
ある場合には平坦面でよく、目的とする光導波路が埋込
型の三次元光導波路である場合には導波層形成用の凹部
を必要とするので、方法Iの説明の中で述べたように、
所定形状の凹部を形成する。方法IIでは、上述のように
して形成した第1の層としての低屈折率KTP単結晶膜
上に、方法Iと同様のエピタキシャル成長法により導波
層として純粋組成のKTP単結晶薄膜からなる第2の層
を形成することにより目的とする光導波路を得る。
The surface of the first layer made of the low refractive index KTP single crystal film on which the second layer made of the KTP single crystal thin film having a pure composition is formed has the low refractive index KTP as the first layer. Similar to the case of using a single crystal substrate, when the target optical waveguide is a two-dimensional optical waveguide or a ridge-type three-dimensional optical waveguide, a flat surface may be used. In the case of the original optical waveguide, since a concave portion for forming the waveguide layer is required, as described in the explanation of Method I,
A recess having a predetermined shape is formed. In the method II, a second KTP single crystal thin film having a pure composition is used as a waveguide layer on the low refractive index KTP single crystal film as the first layer formed as described above by the same epitaxial growth method as in the method I. The desired optical waveguide is obtained by forming the layer of.

【0035】[0035]

【作用】純粋組成のKTP単結晶の場合、エピタキシャ
ル成長法により結晶性や結晶組成の均一性が高い膜を容
易に得ることができる。したがって、低屈折率KTP単
結晶基板または低屈折率KTP単結晶膜からなる第1の
層の上に、導波層として純粋組成のKTP単結晶薄膜か
らなる第2の層を形成することにより得られる本発明の
光導波路では、導波層である第2の層として結晶性や結
晶組成の均一性が高いものを形成し易い。そして、結晶
性や結晶組成の均一性が高い純粋組成のKTP単結晶薄
膜からなる導波層中には散乱中心が少ないので、高い光
伝搬効率が得られる。
In the case of a pure KTP single crystal, a film having high crystallinity and crystal composition uniformity can be easily obtained by an epitaxial growth method. Therefore, it can be obtained by forming a second layer made of a KTP single crystal thin film having a pure composition as a waveguide layer on a low refractive index KTP single crystal substrate or a first layer made of a low refractive index KTP single crystal film. In the obtained optical waveguide of the present invention, it is easy to form the second layer, which is the waveguide layer, having high uniformity of crystallinity and crystal composition. Further, since there are few scattering centers in the waveguiding layer formed of a KTP single crystal thin film having a pure composition with high uniformity of crystallinity and crystal composition, high light propagation efficiency can be obtained.

【0036】[0036]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 実施例1(方法Iによる光導波路の作製) 融液(フラックス)の組成が(K2O,P25 ,TiO
2 ,Na2O)=(44.4,33.8,20.4,
1.5)(モル%)となるように調整した低屈折率KT
P単結晶用原料を大型のプラチナ製坩堝(直径140m
m、深さ140mm)内にその容積の80%まで充填し
た。次いで、原料を充填した前記の坩堝を加熱し、95
0〜1000℃で坩堝内の原料を均一に溶融混合するこ
とにより融液を調製した後、この融液を約180分かけ
て約890℃にまで徐冷し、この温度で放置した。次
に、単結晶作製用の種結晶(基板作成に適した方位のも
の)を、この種結晶のY軸が融液の液面に垂直になるよ
うにセットしてシーディングを行い、暫くしてから、飽
和温度である885℃にまで180分程かけて徐冷し
た。以後、1℃/日の割合で徐冷を行い、約40日間結
晶を成長させて、Z軸長が約80mmの低屈折率KTP
単結晶(K1-xNaxTiOPO4 単結晶(0<x≦0.
5))のバルクを得た。この後、前記のバルクから当該
バルクの(011)面に平行に15×20×0.5mm
の基板を切り出すことにより、低屈折率KTP単結晶基
板を得た。
Embodiments of the present invention will be described below. Example 1 (Fabrication of Optical Waveguide by Method I) The composition of the melt (flux) is (K 2 O, P 2 O 5 , TiO 2 ).
2 , Na 2 O) = (44.4, 33.8, 20.4,
Low refractive index KT adjusted to 1.5) (mol%)
Large platinum crucible (diameter 140m
m, depth 140 mm) up to 80% of its volume. Then, the crucible filled with the raw material is heated to 95
A melt was prepared by uniformly melting and mixing the raw materials in the crucible at 0 to 1000 ° C., and then the melt was gradually cooled to about 890 ° C. over about 180 minutes and left at this temperature. Next, a seed crystal for producing a single crystal (having an orientation suitable for producing a substrate) is set so that the Y axis of this seed crystal is perpendicular to the liquid surface of the melt, and seeding is carried out for a while. After that, it was gradually cooled to the saturation temperature of 885 ° C. over about 180 minutes. After that, it is slowly cooled at a rate of 1 ° C./day, and a crystal is grown for about 40 days to obtain a low refractive index KTP having a Z-axis length of about 80 mm.
Single crystal (K 1-x Na x TiOPO 4 single crystal (0 <x ≦ 0.
5)) bulk was obtained. Then, from the above bulk, parallel to the (011) plane of the bulk, 15 × 20 × 0.5 mm
The low refractive index KTP single crystal substrate was obtained by cutting out the substrate.

【0037】次に、融液(フラックス)の組成が(K2
O,P25 ,TiO2 )=(45.7,33.8,2
0.4)(モル%)となるように調整した純粋組成のK
TP単結晶用原料を坩堝内で均一に溶融混合して、91
5℃の融液を得た。そして、この融液中に上記の低屈折
率KTP単結晶基板を4〜5分間浸漬し、一旦引き上げ
て純水により表面を洗浄した後に再び前記の融液中に4
〜5分浸漬した。この操作により、前記の低屈折率KT
P単結晶基板からなる第1の層の主表面((100)
面)上には膜厚7〜10μmの純粋組成のKTP単結晶
薄膜からなる第2の層が形成された。
Next, the composition of the melt (flux) is (K 2
O, P 2 O 5 , TiO 2 ) = (45.7, 33.8, 2 )
0.4) (mol%) of pure composition adjusted to K
The raw material for TP single crystal is uniformly melt-mixed in the crucible,
A 5 ° C. melt was obtained. Then, the low refractive index KTP single crystal substrate was dipped in this melt for 4 to 5 minutes, and was once pulled up to wash the surface with pure water, and then again immersed in the melt.
Soaked for ~ 5 minutes. By this operation, the above low refractive index KT
Main surface of first layer composed of P single crystal substrate ((100)
A second layer composed of a pure KTP single crystal thin film having a film thickness of 7 to 10 μm was formed on the surface.

【0038】この後、純粋組成のKTP単結晶薄膜まで
形成した上記の低屈折率KTP単結晶基板の表面を純水
により洗浄し、さらに、当該基板の長手方向の両端を研
磨して、目的とする二次元光導波路を得た。この光導波
路においては、純粋組成のKTP単結晶薄膜からなる第
2の層が導波層として機能する。また、純粋組成のKT
P単結晶薄膜からなる第2の層と低屈折率KTP単結晶
基板からなる第1の層との屈折率差△nは0.01であ
った。
Thereafter, the surface of the low refractive index KTP single crystal substrate on which a KTP single crystal thin film having a pure composition is formed is washed with pure water, and further, both ends in the longitudinal direction of the substrate are polished to obtain the purpose. A two-dimensional optical waveguide was obtained. In this optical waveguide, the second layer made of a KTP single crystal thin film having a pure composition functions as a waveguide layer. In addition, KT of pure composition
The refractive index difference Δn between the second layer made of the P single crystal thin film and the first layer made of the low refractive index KTP single crystal substrate was 0.01.

【0039】この光導波路に対してプリズムカップリン
グ法によりヘリウムネオンレーザーの633nm光を入
射させ、この光を伝播させたところ、単一モード(TE
モード,TMモード)としての伝搬が確認された。ま
た、光の減衰係数を測定したところ、約0.07db/
cmであった。
When 633 nm light of a helium neon laser was made incident on this optical waveguide by the prism coupling method and this light was propagated, a single mode (TE
Mode, TM mode) was confirmed. Moreover, when the light attenuation coefficient was measured, it was about 0.07 db /
It was cm.

【0040】実施例2(方法IIによる光導波路の作製) まず、40×10×0.5mmの大きさの純粋組成のK
TP単結晶基板を用意した。この基板は(100)基板
である。また、融液(フラックス)の組成が(K2O,
25 ,TiO2 ,Na2O)=(45.2,33.
8,20.4,0.7)(モル%)となるように調整し
た低屈折率KTP単結晶用原料を直径80mm、深さ8
0mmの坩堝に入れ、約950℃に設定した結晶育成炉
の中で約12時間かけて均一に溶融混合することにより
融液を調製した。この融液は、安定化を図った後に約1
80分かけて約883℃にまで降温させ、温度が安定す
るまで暫く放置した。
Example 2 (Fabrication of Optical Waveguide by Method II) First, K of pure composition having a size of 40 × 10 × 0.5 mm was prepared.
A TP single crystal substrate was prepared. This substrate is a (100) substrate. In addition, the composition of the melt (flux) is (K 2 O,
P 2 O 5 , TiO 2 , Na 2 O) = (45.2, 33.
8,20.4,0.7) (mol%) adjusted to have a low refractive index KTP single crystal raw material with a diameter of 80 mm and a depth of 8
A melt was prepared by putting it in a 0 mm crucible and uniformly melt-mixing it in a crystal growth furnace set at about 950 ° C. for about 12 hours. This melt is about 1 after stabilization.
The temperature was lowered to about 883 ° C. over 80 minutes, and it was left for a while until the temperature became stable.

【0041】次いで、温度が安定した後の上記融液中に
上記純粋組成のKTP単結晶基板を4〜5分間浸漬し、
一旦引き上げて純水により表面を洗浄した後に再び前記
の融液中に4〜5分浸漬した。この操作を2〜3回繰り
返すことにより、前記純粋組成のKTP単結晶基板上に
膜厚が100μm未満の低屈折率KTP単結晶膜からな
る第1の層を形成した。この低屈折率KTP単結晶膜の
組成はK1-xNaxTiOPO4 (0<x≦0.5)であ
った。また、この膜の平坦性は高かった。
Then, the KTP single crystal substrate having the above-mentioned pure composition is dipped in the above melt after the temperature is stabilized for 4 to 5 minutes,
The surface was once pulled up and washed with pure water, and then again immersed in the melt for 4 to 5 minutes. By repeating this operation 2 to 3 times, a first layer made of a low refractive index KTP single crystal film having a film thickness of less than 100 μm was formed on the KTP single crystal substrate having the pure composition. The composition of this low refractive index KTP single crystal film was K 1-x Na x TiOPO 4 (0 <x ≦ 0.5). Moreover, the flatness of this film was high.

【0042】次に、純粋組成のKTP単結晶用の融液を
実施例1と同一条件で調製し、この融液を用いて実施例
1と同様にして、前記の低屈折率KTP単結晶膜からな
る第1の層の上に膜厚10μm±5の純粋組成のKTP
単結晶薄膜からなる第2の層を形成した。
Next, a KTP single crystal melt having a pure composition was prepared under the same conditions as in Example 1, and this melt was used in the same manner as in Example 1 to perform the above-described low refractive index KTP single crystal film. KTP of pure composition with a thickness of 10 μm ± 5 on the first layer consisting of
A second layer composed of a single crystal thin film was formed.

【0043】この後、純粋組成のKTP単結晶薄膜まで
形成した上記純粋組成のKTP単結晶基板の表面を純水
により洗浄し、さらに、当該基板の長手方向の両端を研
磨して、目的とする二次元光導波路を得た。この光導波
路においては、純粋組成のKTP単結晶薄膜からなる第
2の層が導波層として機能する。また、純粋組成のKT
P単結晶薄膜からなる第2の層と低屈折率KTP単結晶
膜からなる第1の層との屈折率差△nは0.006であ
った。
After that, the surface of the KTP single crystal substrate having the pure composition, which has been formed to the KTP single crystal thin film having the pure composition, is washed with pure water, and further, both ends in the longitudinal direction of the substrate are polished to obtain the object. A two-dimensional optical waveguide was obtained. In this optical waveguide, the second layer made of a KTP single crystal thin film having a pure composition functions as a waveguide layer. In addition, KT of pure composition
The refractive index difference Δn between the second layer made of the P single crystal thin film and the first layer made of the low refractive index KTP single crystal film was 0.006.

【0044】この光導波路に実施例1と同様にしてヘリ
ウムネオンレーザーの633nm光を入射させ、この光
を伝播させたところ、単一モード(TEモード,TMモ
ード)としての伝搬が確認された。また、実施例1と同
じ方法により光の減衰係数を測定したところ、約0.0
9db/cmであった。
When 633 nm light of a helium neon laser was made to enter this optical waveguide in the same manner as in Example 1 and this light was propagated, propagation as a single mode (TE mode, TM mode) was confirmed. Further, when the light attenuation coefficient was measured by the same method as in Example 1, it was about 0.0
It was 9 db / cm.

【0045】実施例3(方法IIによる光導波路の作製) まず、実施例2で使用したものと同一形状の純粋組成の
KTP単結晶基板を用意した。この基板は(100)基
板である。また、融液(フラックス)の組成が(K
2O,P25 ,TiO2 ,Na2O)=(44.4,3
3.8,20.4,1.5)(モル%)となるように調
整した低屈折率KTP単結晶用原料を直径80mm、深
さ80mmの坩堝に入れ、実施例2と同一条件で加熱お
よび溶融混合して融液を調製した。この融液は、安定化
を図った後に約180分かけて約885℃にまで降温さ
せ、温度が安定するまで暫く放置した。
Example 3 (Production of Optical Waveguide by Method II) First, a KTP single crystal substrate having a pure composition and the same shape as that used in Example 2 was prepared. This substrate is a (100) substrate. The composition of the melt (flux) is (K
2 O, P 2 O 5 , TiO 2 , Na 2 O) = (44.4,3
3.8, 20.4, 1.5) (mol%) of the low refractive index KTP single crystal raw material was put into a crucible having a diameter of 80 mm and a depth of 80 mm and heated under the same conditions as in Example 2. And melt-mixed to prepare a melt. After stabilizing this melt, the temperature was lowered to about 885 ° C. over about 180 minutes, and the melt was left for a while until the temperature became stable.

【0046】次いで、温度が安定した後の上記の融液中
への上記純粋組成のKTP単結晶基板の浸漬と、純水に
よる洗浄とを実施例2と同条件で行って、前記純粋組成
のKTP単結晶基板上に膜厚が100μm未満の低屈折
率KTP単結晶膜からなる第1の層を形成した。この低
屈折率KTP単結晶膜の組成はK1-xNaxTiOPO4
(0<x≦0.5)であった。また、この膜の平坦性は
高かった。
Then, the KTP single crystal substrate having the above-mentioned pure composition was immersed in the above-mentioned melt after the temperature was stabilized, and washed with pure water under the same conditions as in Example 2 to obtain the above-mentioned pure composition. A first layer made of a low refractive index KTP single crystal film having a film thickness of less than 100 μm was formed on a KTP single crystal substrate. The composition of this low refractive index KTP single crystal film is K 1-x Na x TiOPO 4.
(0 <x ≦ 0.5). Moreover, the flatness of this film was high.

【0047】次に、純粋組成のKTP単結晶薄膜用の融
液を実施例1と同一条件で調製し、この融液を用いて実
施例1と同様にして、前記の低屈折率KTP単結晶膜か
らなる第1の層の上に膜厚15μm±5の純粋組成のK
TP単結晶薄膜からなる第2の層を形成した。
Next, a melt for a KTP single crystal thin film having a pure composition was prepared under the same conditions as in Example 1, and this melt was used in the same manner as in Example 1 to prepare the above low refractive index KTP single crystal. K of pure composition with a thickness of 15 μm ± 5 on the first layer of the film
A second layer composed of a TP single crystal thin film was formed.

【0048】この後、純粋組成のKTP単結晶薄膜まで
形成した上記純粋組成のKTP単結晶基板の表面を純水
により洗浄し、さらに、当該基板の長手方向の両端を研
磨して、目的とする二次元光導波路を得た。この光導波
路においては、純粋組成のKTP単結晶薄膜からなる第
2の層が導波層として機能する。また、純粋組成のKT
P単結晶薄膜からなる第2の層と低屈折率KTP単結晶
膜からなる第1の層との屈折率差△nは0.01であっ
た。
After that, the surface of the KTP single crystal substrate having the above pure composition, which has been formed to the KTP single crystal thin film having the pure composition, is washed with pure water, and further, both ends in the longitudinal direction of the substrate are polished to obtain the object. A two-dimensional optical waveguide was obtained. In this optical waveguide, the second layer made of a KTP single crystal thin film having a pure composition functions as a waveguide layer. In addition, KT of pure composition
The refractive index difference Δn between the second layer made of the P single crystal thin film and the first layer made of the low refractive index KTP single crystal film was 0.01.

【0049】この光導波路に実施例1と同様にしてヘリ
ウムネオンレーザーの633nm光を入射させ、この光
を伝播させたところ、単一モード(TEモード,TMモ
ード)としての伝搬が確認された。また、実施例1と同
じ方法により光の減衰係数を測定したところ、約0.0
7db/cmであった。
When 633 nm light of a helium neon laser was incident on this optical waveguide in the same manner as in Example 1 and this light was propagated, propagation as a single mode (TE mode, TM mode) was confirmed. Further, when the light attenuation coefficient was measured by the same method as in Example 1, it was about 0.0
It was 7 db / cm.

【0050】実施例4(方法IIによる光導波路の作製) まず、実施例2で使用したものと同一形状の純粋組成の
KTP単結晶基板を用意した。この基板は(100)基
板である。また、融液(フラックス)の組成が(K
2O,P25 ,TiO2 ,Na2O)=(42.9,3
3.8,20.4,3.0)(モル%)となるように調
整した低屈折率KTP単結晶用原料を直径80mm、深
さ80mmの坩堝に入れ、実施例2と同一条件で加熱お
よび溶融混合して融液を調製した。この融液は、安定化
を図った後に約180分かけて約879℃にまで降温さ
せ、温度が安定するまで暫く放置した。
Example 4 (Production of Optical Waveguide by Method II) First, a KTP single crystal substrate having a pure composition and the same shape as that used in Example 2 was prepared. This substrate is a (100) substrate. The composition of the melt (flux) is (K
2 O, P 2 O 5 , TiO 2 , Na 2 O) = (42.9,3
3.8, 20.4, 3.0) (mol%), the low refractive index KTP single crystal raw material was put into a crucible having a diameter of 80 mm and a depth of 80 mm, and heated under the same conditions as in Example 2. And melt-mixed to prepare a melt. After the stabilization, the melt was cooled to about 879 ° C. over about 180 minutes, and was left for a while until the temperature became stable.

【0051】次いで、温度が安定した後の上記の融液中
への上記純粋組成のKTP単結晶基板の浸漬と、純水に
よる洗浄とを実施例2と同条件で行って、前記純粋組成
のKTP単結晶基板上に膜厚が100μm未満の低屈折
率KTP単結晶膜からなる第1の層を形成した。この低
屈折率KTP単結晶膜の組成はK1-xNaxTiOPO4
(0<x≦0.5)であった。また、この膜の平坦性は
高かった。
Then, the KTP single crystal substrate having the above-mentioned pure composition was immersed in the above-mentioned melt after the temperature was stabilized, and washed with pure water under the same conditions as in Example 2 to obtain the above-mentioned pure composition. A first layer made of a low refractive index KTP single crystal film having a film thickness of less than 100 μm was formed on a KTP single crystal substrate. The composition of this low refractive index KTP single crystal film is K 1-x Na x TiOPO 4.
(0 <x ≦ 0.5). Moreover, the flatness of this film was high.

【0052】次に、純粋組成のKTP単結晶薄膜用の融
液を実施例1と同一条件で調製し、この融液を用いて実
施例1と同様にして、前記の低屈折率KTP単結晶膜か
らなる第1の層の上に膜厚13μm±5の純粋組成のK
TP単結晶薄膜からなる第2の層を形成した。
Next, a melt for a KTP single crystal thin film having a pure composition was prepared under the same conditions as in Example 1, and this melt was used in the same manner as in Example 1 to prepare the low refractive index KTP single crystal. K of pure composition with a thickness of 13 μm ± 5 on the first layer of the film
A second layer composed of a TP single crystal thin film was formed.

【0053】この後、純粋組成のKTP単結晶薄膜まで
形成した上記純粋組成のKTP単結晶基板の表面を純水
により洗浄し、さらに、当該基板の長手方向の両端を研
磨して、目的とする二次元光導波路を得た。この光導波
路においては、純粋組成のKTP単結晶薄膜からなる第
2の層が導波層として機能する。また、純粋組成のKT
P単結晶薄膜からなる第2の層と低屈折率KTP単結晶
膜からなる第1の層との屈折率差△nは0.02であっ
た。
After that, the surface of the KTP single crystal substrate having the pure composition, which has been formed to the KTP single crystal thin film having the pure composition, is washed with pure water, and further, both ends in the longitudinal direction of the substrate are polished to obtain the object. A two-dimensional optical waveguide was obtained. In this optical waveguide, the second layer made of a KTP single crystal thin film having a pure composition functions as a waveguide layer. In addition, KT of pure composition
The refractive index difference Δn between the second layer made of the P single crystal thin film and the first layer made of the low refractive index KTP single crystal film was 0.02.

【0054】この光導波路に実施例1と同様にしてヘリ
ウムネオンレーザーの633nm光を入射させ、この光
を伝播させたところ、単一モード(TEモード,TMモ
ード)としての伝搬が確認された。また、実施例1と同
じ方法により光の減衰係数を測定したところ、約0.0
8db/cmであった。
When 633 nm light of a helium neon laser was incident on this optical waveguide in the same manner as in Example 1 and this light was propagated, propagation as a single mode (TE mode, TM mode) was confirmed. Further, when the light attenuation coefficient was measured by the same method as in Example 1, it was about 0.0
It was 8 db / cm.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光導波路
では結晶性や結晶組成の均一性が高い膜を得ることが容
易な単結晶薄膜、すなわち純粋組成のKTP単結晶薄膜
によって導波層が形成されている。純粋組成のKTP単
結晶薄膜中には散乱中心が少ないので、本発明によれば
光伝搬効率の高い光導波路を容易に提供することが可能
になる。
As described above, in the optical waveguide of the present invention, a waveguiding layer is formed by a single crystal thin film which is easy to obtain a film having high uniformity of crystallinity and crystal composition, that is, a KTP single crystal thin film having a pure composition. Are formed. Since the KTP single crystal thin film having a pure composition has few scattering centers, the present invention makes it possible to easily provide an optical waveguide having a high light propagation efficiency.

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

【図1】ディップ法により純粋組成のKTP単結晶基板
上にエピタキシャル成長させたK1-xNaxTiOPO4
単結晶の屈折率(ただし純粋組成のKTP単結晶基板の
屈折率との差△n)と、使用したフラックス中のNa2
Oのモル濃度との関係を示すグラフである。
FIG. 1 K 1-x Na x TiOPO 4 epitaxially grown on a KTP single crystal substrate of pure composition by a dip method.
The refractive index of the single crystal (however, the difference Δn between the refractive index of the KTP single crystal substrate having a pure composition) and Na 2 in the flux used
It is a graph which shows the relationship with the molar concentration of O.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02B 6/12 M Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location G02B 6/12 M

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 屈折率を低めたKTP単結晶からなる第
1の層と、この第1の層の上に形成された純粋組成のK
TP単結晶からなる第2の層とを備え、この第2の層が
導波層として機能することを特徴とする光導波路。
1. A first layer made of a KTP single crystal having a low refractive index, and a pure composition of K formed on the first layer.
An optical waveguide comprising a second layer made of TP single crystal, and the second layer functions as a waveguide layer.
【請求項2】 第1の層が、結晶構成元素の一部を置換
することによって屈折率を低めたKTP単結晶からなる
基板または膜である、請求項1に記載の光導波路。
2. The optical waveguide according to claim 1, wherein the first layer is a substrate or a film made of a KTP single crystal whose refractive index is lowered by substituting a part of crystal constituent elements.
【請求項3】 第1の層がK1-xNaxTiOPO4 単結
晶(0<x≦0.5)からなる、請求項1または請求項
2に記載の光導波路。
3. The optical waveguide according to claim 1 or 2, wherein the first layer is made of K 1-x Na x TiOPO 4 single crystal (0 <x ≦ 0.5).
【請求項4】 結晶構成元素の一部を置換することによ
って屈折率を低めたKTP単結晶からなる第1の層の上
に、純粋組成のKTP単結晶薄膜をエピタキシャル成長
させて導波層として機能する第2の層を形成することを
特徴とする光導波路の製造方法。
4. A KTP single crystal thin film having a pure composition is epitaxially grown on a first layer made of KTP single crystal whose refractive index is lowered by substituting a part of crystal constituent elements to function as a waveguide layer. And a second layer for forming the optical waveguide.
【請求項5】 第1の層として、結晶構成元素の一部を
置換することによって屈折率を低めたKTP単結晶から
なる基板または膜を用いる、請求項4に記載の方法。
5. The method according to claim 4, wherein as the first layer, a substrate or a film made of KTP single crystal whose refractive index is lowered by substituting a part of crystal constituent elements is used.
【請求項6】 第1の層の組成がK1-xNaxTiOPO
4 (0<x≦0.5)である、請求項4または請求項5
に記載の方法。
6. The composition of the first layer is K 1-x Na x TiOPO.
It is 4 (0 <x <0.5), Claim 4 or Claim 5 which is.
The method described in.
【請求項7】 第1の層における元素の置換割合を制御
することにより導波層中の光の伝搬特性を制御する、請
求項4〜請求項6のいずれか1項に記載の方法。
7. The method according to claim 4, wherein the propagation characteristics of light in the waveguide layer are controlled by controlling the substitution ratio of elements in the first layer.
【請求項8】 第1の層がディップ法により純粋組成の
KTP単結晶基板上にエピタキシャル成長した膜であ
り、前記ディップ法が融液中へのディッピングと純水に
よる表面洗浄とを繰り返しながら膜を成長させるもので
ある、請求項4〜請求項7のいずれか1項に記載の方
法。
8. The first layer is a film epitaxially grown on a KTP single crystal substrate having a pure composition by a dip method, and the dip method repeats dipping in a melt and surface cleaning with pure water to form a film. The method according to any one of claims 4 to 7, which is to grow.
JP27677894A 1994-11-10 1994-11-10 Optical waveguide and its production Withdrawn JPH08136751A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27677894A JPH08136751A (en) 1994-11-10 1994-11-10 Optical waveguide and its production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27677894A JPH08136751A (en) 1994-11-10 1994-11-10 Optical waveguide and its production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08136751A true JPH08136751A (en) 1996-05-31

Family

ID=17574234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27677894A Withdrawn JPH08136751A (en) 1994-11-10 1994-11-10 Optical waveguide and its production

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08136751A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7110652B2 (en) Optical waveguide and method of manufacture
US4766954A (en) Process for producing an optical waveguide
EP0515682B1 (en) Thin film of lithium niobate single crystal
Ballman et al. The growth of single crystalline waveguiding thin films of piezoelectric sillenites
Rogin et al. Liquid phase epitaxy of LiYF4
US3998687A (en) Technique for growth of thin film lithium niobate by liquid phase epitaxy
US5879590A (en) Low conductivity, doped KTIOPO4 and devices based thereon
JPH08136751A (en) Optical waveguide and its production
JP4067845B2 (en) Magnesium lithium niobate single crystal and method for producing the same
Adachi et al. Epitaxial growth of potassium lithium niobate single-crystal films for optical-waveguides
US5039187A (en) M1-x Nx TiAs1-a Pa O5 waveguides grown by liquid phase epitaxy and process of making same
US3811912A (en) Method of making epitaxial film optical devices
US5650006A (en) Process for producing a lithium niobate-lithium tantalate single crystal substrate
Dhanaraj et al. Dendritic structures on habit faces of potassium titanyl phosphate crystals grown from flux
JP2860800B2 (en) Method for producing lithium niobate single crystal thin film
JPH07267792A (en) Production of electro-optical product
JPH08278419A (en) Fibrous oxide optical single crystal and its production
JPS63301525A (en) Manufacture of bso wafer
JPH06345594A (en) Production of optical waveguide
JP3121361B2 (en) Ti-containing lithium niobate thin film and method for producing the same
JPH06345596A (en) Production of ktp single crystal and optical waveguide
JPH0664996A (en) Production of thin film of lithium niobate single crystal
JP3725589B2 (en) Single crystal substrate product, optical component, method of manufacturing single crystal substrate product, and method of manufacturing optical component
JPH0933966A (en) Kln optical crystal, klvn optical crystal and waveguide formed by using the same and their production
JPH07234426A (en) Single crystal for nonlinear optical material and nonlinear optical material

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20020115