JPS63269134A - 光波長変換素子の製造方法 - Google Patents
光波長変換素子の製造方法Info
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- JPS63269134A JPS63269134A JP10512287A JP10512287A JPS63269134A JP S63269134 A JPS63269134 A JP S63269134A JP 10512287 A JP10512287 A JP 10512287A JP 10512287 A JP10512287 A JP 10512287A JP S63269134 A JPS63269134 A JP S63269134A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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波調変換素子
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波調変換素子
の製造方法に関するものである。
従来の技術
従来の光波長変換素子はＬｉＮｂＯ３基板上にプロント
交換法によシ作製された埋め込み型光導波路に垂直な面
を光学研磨し半導体レーザより発生した基本波を上記導
波路に入射させることで高調波を取り出していた。以下
１．３Ｐの波長の基本波に対する高調波発生（波長０．
６６μｍ）について図を用いて詳しく述べる。第３図に
従来の光波長変換素子の構成図を示す。先導波路１１ａ
の端面に半導体レーザの基本波Ｐ１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、基板内
に高調波Ｐ２が効率良く放射され、・光波長変換素子１
として動作する。
交換法によシ作製された埋め込み型光導波路に垂直な面
を光学研磨し半導体レーザより発生した基本波を上記導
波路に入射させることで高調波を取り出していた。以下
１．３Ｐの波長の基本波に対する高調波発生（波長０．
６６μｍ）について図を用いて詳しく述べる。第３図に
従来の光波長変換素子の構成図を示す。先導波路１１ａ
の端面に半導体レーザの基本波Ｐ１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、基板内
に高調波Ｐ２が効率良く放射され、・光波長変換素子１
として動作する。
上記光波長変換素子は半導体レーザ２ａからの波長１．
３μｍの基本波に対して光導波路の長さを１０ｆｆ、Ｐ
１＝１００７ｆｆＷにしたとき基本波Ｐ１の光導波路１
１ａへの結合効率は３０チでありＰ２＝１ｍＷの高調波
が得られていた。この場合の変換効率Ｐ２／Ｐ１は１チ
である。
３μｍの基本波に対して光導波路の長さを１０ｆｆ、Ｐ
１＝１００７ｆｆＷにしたとき基本波Ｐ１の光導波路１
１ａへの結合効率は３０チでありＰ２＝１ｍＷの高調波
が得られていた。この場合の変換効率Ｐ２／Ｐ１は１チ
である。
有機非線形光学素子物質であるＭＮＡ（２−メチル−４
−ニトロアニリン）は非線形光学定数ｄが大きく、その
性能指数ｄ／ｎ（ｎは屈折率）はＬｉＮｂＯ３の２００
０倍にもなるので、光導波路を作製し屈折率のモード分
散効果を利用して位相整合できれば良好な光波長変換素
子が作製される。
−ニトロアニリン）は非線形光学定数ｄが大きく、その
性能指数ｄ／ｎ（ｎは屈折率）はＬｉＮｂＯ３の２００
０倍にもなるので、光導波路を作製し屈折率のモード分
散効果を利用して位相整合できれば良好な光波長変換素
子が作製される。
慶応大学の佐々木氏（第３３回応用物理学関係連合講演
会予稿集ｓ ｐ −Ｌ −４参照）の上記ＭＮＡをガラ
ス上に成長させた例について述べる。第４図に上記ＭＮ
Ａによる光導波路作製系の断面図を示す。石英基板１６
，１７の間に溶融したＭＮＡｌｌｂを毛細管現象により
侵入させたものを第４図に示されるように拡散炉１８中
で温度勾配を付け、この中よシ徐々に引き出す（４０ｍ
／ｄａｙ）ことによりＭＮＡを単結晶化させる。上記の
ようにして作製されたＭＮＡ）’Ｃよる光導波路にレー
ザ光を入射させ光波長変換を行っていた。
会予稿集ｓ ｐ −Ｌ −４参照）の上記ＭＮＡをガラ
ス上に成長させた例について述べる。第４図に上記ＭＮ
Ａによる光導波路作製系の断面図を示す。石英基板１６
，１７の間に溶融したＭＮＡｌｌｂを毛細管現象により
侵入させたものを第４図に示されるように拡散炉１８中
で温度勾配を付け、この中よシ徐々に引き出す（４０ｍ
／ｄａｙ）ことによりＭＮＡを単結晶化させる。上記の
ようにして作製されたＭＮＡ）’Ｃよる光導波路にレー
ザ光を入射させ光波長変換を行っていた。
発明が解決しようとする問題点
上記のようなＬｉＮｂＯ３およびＭＮＡを用い、光源と
なるレーザと組み合わせるハイブリッドな波長変換素子
では光源となる半導体レーザなどのレーザとの結合効率
が低いため変換効率が低下する上にｘ、ｙ、ｚ各軸方向
にミクロンオーダの位置合わせ精度が必要であり量産化
できないといった問題点があった。
なるレーザと組み合わせるハイブリッドな波長変換素子
では光源となる半導体レーザなどのレーザとの結合効率
が低いため変換効率が低下する上にｘ、ｙ、ｚ各軸方向
にミクロンオーダの位置合わせ精度が必要であり量産化
できないといった問題点があった。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解消するもので、波長変換素子の
製造方法構造に新た々工夫を加えることにより、特性お
よび量産性を大幅に向上させるものである。すなわち、
本発明の光波長変換素子の製造方法は半導体レーザが形
成された基板上の前記手段を用いるものである。
製造方法構造に新た々工夫を加えることにより、特性お
よび量産性を大幅に向上させるものである。すなわち、
本発明の光波長変換素子の製造方法は半導体レーザが形
成された基板上の前記手段を用いるものである。
作 用、
本発明は上記手段により簡単に有機非線形光学物質の単
結晶化が行え、しかも半導体レーザと同一基板上に形成
できるため光源との複雑な位置合せ作業もなくなり大幅
な結合効率の向上および光波長変換素子の量産化が図れ
る。
結晶化が行え、しかも半導体レーザと同一基板上に形成
できるため光源との複雑な位置合せ作業もなくなり大幅
な結合効率の向上および光波長変換素子の量産化が図れ
る。
実施例
本発明の光素子の製造方法の第１の実施例の構造図を第
１図に示す。この実施例では光波長変換素子の基板とし
てＩｎＰを用いたものである。第１図ａは光波長変換素
子の断面図である。第１図で１はｎ−ＩｎＰ基板であり
１００面を用いている。
１図に示す。この実施例では光波長変換素子の基板とし
てＩｎＰを用いたものである。第１図ａは光波長変換素
子の断面図である。第１図で１はｎ−ＩｎＰ基板であり
１００面を用いている。
２は半導体レーザ部、３は光波長変換部である。
また、半導体レーザ部２において、４は厚みａ、ｇｍの
ｎ−ＩｎＰよシなるバッフ１層、６は厚みＯ，％／ａの
ＩｎＧａＡｓＰ （λ、 ＝ １．ｓ ｐｍ ’）より
なる活性層、６は厚み２ ｐｍのｐ−ＩｎＰ、７は厚み
１戸のＩｎＧａＡｓＰ（λ９＝１．ＩＩＭ）のコンタク
ト層である。また、８゜９は電極である光波長変換部３
において１０，１２は５ｉｎ２．１１はＭＮＡよりなる
光導波路である。
ｎ−ＩｎＰよシなるバッフ１層、６は厚みＯ，％／ａの
ＩｎＧａＡｓＰ （λ、 ＝ １．ｓ ｐｍ ’）より
なる活性層、６は厚み２ ｐｍのｐ−ＩｎＰ、７は厚み
１戸のＩｎＧａＡｓＰ（λ９＝１．ＩＩＭ）のコンタク
ト層である。また、８゜９は電極である光波長変換部３
において１０，１２は５ｉｎ２．１１はＭＮＡよりなる
光導波路である。
半導体レーザ部２の端部１６にはドライエツチングによ
りエツチドミラーが形成されている。半導体レーザ部２
の製造には通常液相成長法により各化合物エピタキシャ
ル層（４〜７）を形成シた。
りエツチドミラーが形成されている。半導体レーザ部２
の製造には通常液相成長法により各化合物エピタキシャ
ル層（４〜７）を形成シた。
必要とあればさらに埋め込みエピタキシャル成長により
電流きょうさく層を形成することも可能である。光波長
変換部においては選択エツチングによるコンタクト層７
、クラッド層６、活性層６′ｆ：順次除去する。さらに
半導体レーザ部に電極８゜９を形成する。
電流きょうさく層を形成することも可能である。光波長
変換部においては選択エツチングによるコンタクト層７
、クラッド層６、活性層６′ｆ：順次除去する。さらに
半導体レーザ部に電極８゜９を形成する。
次にこの光波長変換素子の光波長変換部の製造方法につ
いて図を使って説明する。第２図に本発明の光波長変換
素子の製造工程断面図を示す。同図ａにおいて上記光波
長変換部３のｎ −Ｉ ｎ Ｐバッファ層４上に通常の
フォトプロセスによす５ｉ０２１０ａをパターン化し保
護マスクとし、 Ｂｒメタノールによる異方性ウェット
エツチングによシ１１１Ａ面１３を露出させた。これに
より幅２μｍ、深さ約１．６μｍのＶ溝１４が形成され
た。次に同図すにおいて、このＶ溝１４に０．５μＦＦ
！厚の５１０２１０をスパッタにより形成する。次に同
図ＯにおいてとのＶ溝１４上に溶融したＭＮＡを塗布し
拡散炉中で温度勾配を付けた。■溝１４の底よりＭＮＡ
が単結晶化し、このＶ溝１４にＭＮＡの単結晶光導波路
１１が形成された。ＭＮＡの単結晶化は１２０℃程度の
低温で行われるため半導体レーザ部への影響はない。上
記のような工程によシ？ヒ基板上にＭＮＡ光導波路１１
が製造された。さらに同図ｄにおいてＭＮＡ光導波路１
１上に５ｆＱ２１２をＯ，Ｓμｍスパッタし保護膜とし
た。このＭＮＡの単結晶光導波路１１を含む部分が波長
変換を行う光波長変換部３となる。基本波である半導体
レーザ光（波長１．３ ｐｍ ）を３０慮出力させたと
ころ２８ｍＷが入力し、９ｍＷの高調波（波長ｏ、ｅｓ
μｍ）が得られた。この場合の変換効率は３０チである
。
いて図を使って説明する。第２図に本発明の光波長変換
素子の製造工程断面図を示す。同図ａにおいて上記光波
長変換部３のｎ −Ｉ ｎ Ｐバッファ層４上に通常の
フォトプロセスによす５ｉ０２１０ａをパターン化し保
護マスクとし、 Ｂｒメタノールによる異方性ウェット
エツチングによシ１１１Ａ面１３を露出させた。これに
より幅２μｍ、深さ約１．６μｍのＶ溝１４が形成され
た。次に同図すにおいて、このＶ溝１４に０．５μＦＦ
！厚の５１０２１０をスパッタにより形成する。次に同
図ＯにおいてとのＶ溝１４上に溶融したＭＮＡを塗布し
拡散炉中で温度勾配を付けた。■溝１４の底よりＭＮＡ
が単結晶化し、このＶ溝１４にＭＮＡの単結晶光導波路
１１が形成された。ＭＮＡの単結晶化は１２０℃程度の
低温で行われるため半導体レーザ部への影響はない。上
記のような工程によシ？ヒ基板上にＭＮＡ光導波路１１
が製造された。さらに同図ｄにおいてＭＮＡ光導波路１
１上に５ｆＱ２１２をＯ，Ｓμｍスパッタし保護膜とし
た。このＭＮＡの単結晶光導波路１１を含む部分が波長
変換を行う光波長変換部３となる。基本波である半導体
レーザ光（波長１．３ ｐｍ ）を３０慮出力させたと
ころ２８ｍＷが入力し、９ｍＷの高調波（波長ｏ、ｅｓ
μｍ）が得られた。この場合の変換効率は３０チである
。
上記実施例ではＶ溝形成にウェットエツチングを用いた
ため面が滑らかであり作製された光導波路の損失は１ｄ
Ｂ／ｃ１１と小さい。なおＭＮＡの透過波長域は０．５
ＩｕＰ１以上であり、１Ｐ以上の波長の学物質をＧａＡ
ｓ基板上に成長させることによりα〜謂帯の光波変換素
子も実現できる。
ため面が滑らかであり作製された光導波路の損失は１ｄ
Ｂ／ｃ１１と小さい。なおＭＮＡの透過波長域は０．５
ＩｕＰ１以上であり、１Ｐ以上の波長の学物質をＧａＡ
ｓ基板上に成長させることによりα〜謂帯の光波変換素
子も実現できる。
また、半導体などの上に成長させた化合物半導体結晶成
長層上にＶ溝を形成することも可能である。
長層上にＶ溝を形成することも可能である。
なお有機非線形光学物質の融点が２５０℃以上のものを
用いると単結晶化の際に半導体レーザ部にダメージを与
えるため特に２５０℃以下のものが有効である。
用いると単結晶化の際に半導体レーザ部にダメージを与
えるため特に２５０℃以下のものが有効である。
発明の効果
本発明によれば、半導体レーザ上に直接有機非線形光学
物質を成長できることにより大幅な結合効率の向上が図
れ光波長変換素子の変換効率が大幅に向上する。また、
同一基板上に形成することにより精密な位置合わせの必
要がなく量産化が図れる。
物質を成長できることにより大幅な結合効率の向上が図
れ光波長変換素子の変換効率が大幅に向上する。また、
同一基板上に形成することにより精密な位置合わせの必
要がなく量産化が図れる。
第１図は本発明の第１実施例方法によシ得られた光波長
変換素子の断面図、第２図は本実施例方法を示す工程断
面図、第３図は従来のＬｉＮｂＯ３を用いた光波長変換
素子の断面図、第４図は従来のＭＮＡを用いた光波長変
換素子の断面図である。 １・・・・・・ｎ−ＩｎＰ基板、２・・・・・・半導体
レーザ部、３・・・・・・光波長変換部、１ｏ・・・・
・・５ｔｏ２．１１・・・・・・光導波路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名し〕
啼 法 藪 云會 駄
６派 −
変換素子の断面図、第２図は本実施例方法を示す工程断
面図、第３図は従来のＬｉＮｂＯ３を用いた光波長変換
素子の断面図、第４図は従来のＭＮＡを用いた光波長変
換素子の断面図である。 １・・・・・・ｎ−ＩｎＰ基板、２・・・・・・半導体
レーザ部、３・・・・・・光波長変換部、１ｏ・・・・
・・５ｔｏ２．１１・・・・・・光導波路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名し〕
啼 法 藪 云會 駄
６派 −
Claims (4)
- （１）半導体レーザが形成された化合物半導体基板上も
しくは化合物半導体結晶成長層上にエッチングにより溝
を形成する工程と、前記溝に有機非線形光学物質を成長
させる工程を備えてなる光波長変換素子の製造方法。 - （２）溝がウェットエッチングにより形成されたり溝で
あ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。 - （３）有機非線形光学物質の融点が２５０℃以下である
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
。 - （４）有機非線形光学物質としてＭＮＡを使用した特許
請求の範囲第１項記載の光波長変換素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10512287A JPS63269134A (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | 光波長変換素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10512287A JPS63269134A (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | 光波長変換素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63269134A true JPS63269134A (ja) | 1988-11-07 |
Family
ID=14398995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10512287A Pending JPS63269134A (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | 光波長変換素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63269134A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0482736A2 (en) * | 1990-10-22 | 1992-04-29 | Pioneer Electronic Corporation | Method of manufacturing an optical wavelength converter |
-
1987
- 1987-04-28 JP JP10512287A patent/JPS63269134A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0482736A2 (en) * | 1990-10-22 | 1992-04-29 | Pioneer Electronic Corporation | Method of manufacturing an optical wavelength converter |
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