JP2002139755A - 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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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 波長変換効率を向上させると共に、ファイバ
等への結合の容易なビーム形状を持つ波長変換素子を低
コストで製造する。 【解決手段】 反転ドメイン１３を形成した下部基板１
０に、プロトン交換を行って導波路１６を形成した後、
上部基板２０を導波路１６に対向するようにして、下部
基板１０に貼り合わせ、その後熱処理を行ってプロトン
を上部基板２０と下部基板１０中に拡散させ、導波路１
６を屈折率分布の対称な導波路とすると同時に、この熱
処理により上部基板２０と下部基板１０とを接合させ
る。
等への結合の容易なビーム形状を持つ波長変換素子を低
コストで製造する。 【解決手段】 反転ドメイン１３を形成した下部基板１
０に、プロトン交換を行って導波路１６を形成した後、
上部基板２０を導波路１６に対向するようにして、下部
基板１０に貼り合わせ、その後熱処理を行ってプロトン
を上部基板２０と下部基板１０中に拡散させ、導波路１
６を屈折率分布の対称な導波路とすると同時に、この熱
処理により上部基板２０と下部基板１０とを接合させ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長変換素子及び
その製造方法に係り、特に、基本波を第２高調波に変換
する波長変換素子及びその製造方法に関する。
その製造方法に係り、特に、基本波を第２高調波に変換
する波長変換素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
波長変換素子は、Ｔｉ熱拡散法やプロトン交換法によっ
て導波路が形成されている。これらの方法は光学結晶基
板の表面から拡散するので、その表面近傍に高屈折率の
領域からなる扁平導波路が形成される。したがって、こ
の導波路を導波したレーザ光の形状も扁平になり、波長
変換素子とレンズ又は光ファイバ等との結合に不具合が
生じる。また、基本波に対し、第２高調波の方が高屈折
率側に閉じ込まれるため、基本波と第２高調波の重なり
が小さくなり、波長変換効率が低下するという問題もあ
る。
波長変換素子は、Ｔｉ熱拡散法やプロトン交換法によっ
て導波路が形成されている。これらの方法は光学結晶基
板の表面から拡散するので、その表面近傍に高屈折率の
領域からなる扁平導波路が形成される。したがって、こ
の導波路を導波したレーザ光の形状も扁平になり、波長
変換素子とレンズ又は光ファイバ等との結合に不具合が
生じる。また、基本波に対し、第２高調波の方が高屈折
率側に閉じ込まれるため、基本波と第２高調波の重なり
が小さくなり、波長変換効率が低下するという問題もあ
る。
【０００３】このような問題を解決するために、特開平
９−２８１５３６号公報によって、基板表面に高屈折率
のクラッド層を形成した光導波路が提案されている。ま
た、特開平１１−７２８１０号公報によって、２回のプ
ロトン交換を行うことで基板の表面近傍に高屈折率層を
形成する光導波路が提案されている。これらの光導波路
は、基板の表面に高屈折率層を形成することによって、
基本波のピークを基盤近傍に引き上げ、第２高調波との
重なりを大きくして、変換効率を上げるものである。し
かし、これらは表面近傍が高屈折率となる扁平な導波路
に変わりなく、基本波と第２高調波のピークは一致しな
いため、波長変換効率の向上に限界があり、またビーム
形状の制御も難しい。
９−２８１５３６号公報によって、基板表面に高屈折率
のクラッド層を形成した光導波路が提案されている。ま
た、特開平１１−７２８１０号公報によって、２回のプ
ロトン交換を行うことで基板の表面近傍に高屈折率層を
形成する光導波路が提案されている。これらの光導波路
は、基板の表面に高屈折率層を形成することによって、
基本波のピークを基盤近傍に引き上げ、第２高調波との
重なりを大きくして、変換効率を上げるものである。し
かし、これらは表面近傍が高屈折率となる扁平な導波路
に変わりなく、基本波と第２高調波のピークは一致しな
いため、波長変換効率の向上に限界があり、またビーム
形状の制御も難しい。
【０００４】一方、特許２７６５１１２号公報によっ
て、反転ドメインと導波路を形成した２つの基板を対向
させ、アライナーにより相互の位置を合わせて貼り合わ
せることで、波長変換効率を高くした光波長変換素子が
提案されている。しかし、この光波長変換素子は変換効
率が高いものの、２つの基板をほぼ同じ工程で作製する
必要があり、製造コストが大きくなるという問題があ
る。また、２枚の基板を貼り合わせる際、光導波路や反
転ドメイン自体は透明であるために視認性が悪く、その
ために生じるアライメントエラーにより変換効率が低下
するという問題もある。
て、反転ドメインと導波路を形成した２つの基板を対向
させ、アライナーにより相互の位置を合わせて貼り合わ
せることで、波長変換効率を高くした光波長変換素子が
提案されている。しかし、この光波長変換素子は変換効
率が高いものの、２つの基板をほぼ同じ工程で作製する
必要があり、製造コストが大きくなるという問題があ
る。また、２枚の基板を貼り合わせる際、光導波路や反
転ドメイン自体は透明であるために視認性が悪く、その
ために生じるアライメントエラーにより変換効率が低下
するという問題もある。
【０００５】本発明は、上述した課題を解決するために
提案されたものであり、レンズあるいは光ファイバとの
結合に適したビーム形状をもつ波長変換素子、及び歩留
まりの低下を抑えて製造コストを抑制するその製造方法
を提供することを目的とする。
提案されたものであり、レンズあるいは光ファイバとの
結合に適したビーム形状をもつ波長変換素子、及び歩留
まりの低下を抑えて製造コストを抑制するその製造方法
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
プロトン交換によって形成された導波路と、前記導波路
の光進行方向に対して周期的に形成された反転ドメイン
と備えた下部基板と、前記導波路に対向するように下部
基板に貼り合わされた上部基板と、を備えている。
プロトン交換によって形成された導波路と、前記導波路
の光進行方向に対して周期的に形成された反転ドメイン
と備えた下部基板と、前記導波路に対向するように下部
基板に貼り合わされた上部基板と、を備えている。
【０００７】上部基板は、下部基板と同様に導波路を形
成する必要はなく、例えば洗浄等をするだけでよい。そ
して、下部基板に上部基板を貼り合わせることによっ
て、上部基板と下部基板の界面近傍に導波路が形成され
る。したがって、この導波路を備えた波長変換素子は、
基板内部に導波路が形成されるため、通常、表面拡散に
よって作製される導波路デバイスで問題となっていた研
磨やハンドリングの際のエッジのチッピングによって歩
留まりが低下するのを抑制し、さらに導波路上に塵など
が付着して光損失が生じるのを防止することができる。
成する必要はなく、例えば洗浄等をするだけでよい。そ
して、下部基板に上部基板を貼り合わせることによっ
て、上部基板と下部基板の界面近傍に導波路が形成され
る。したがって、この導波路を備えた波長変換素子は、
基板内部に導波路が形成されるため、通常、表面拡散に
よって作製される導波路デバイスで問題となっていた研
磨やハンドリングの際のエッジのチッピングによって歩
留まりが低下するのを抑制し、さらに導波路上に塵など
が付着して光損失が生じるのを防止することができる。
【０００８】前記上部基板の厚さは、請求項２記載のよ
うに、前記下部基板の厚さよりも薄い方が好ましい。こ
れにより、貼り合わせの際には上部基板が変形して、下
部基板の変形を抑えることができるので、その結果、下
部基板の歪による位相整合の条件の変化を抑制すること
ができる。
うに、前記下部基板の厚さよりも薄い方が好ましい。こ
れにより、貼り合わせの際には上部基板が変形して、下
部基板の変形を抑えることができるので、その結果、下
部基板の歪による位相整合の条件の変化を抑制すること
ができる。
【０００９】請求項３記載の発明は、周期的に反転ドメ
インが形成された下部基板にプロトン交換することで導
波路を形成し、前記導波路に対向するように上部基板を
下部基板に貼り合わせている。
インが形成された下部基板にプロトン交換することで導
波路を形成し、前記導波路に対向するように上部基板を
下部基板に貼り合わせている。
【００１０】上部基板に特別な処理を行うことなく、下
部基板に形成された導波路に対向するように上部基板を
貼り合わせる。このとき高精度のアライメントが必要で
ないので、これによる歩留まりの低下を回避することが
できる。
部基板に形成された導波路に対向するように上部基板を
貼り合わせる。このとき高精度のアライメントが必要で
ないので、これによる歩留まりの低下を回避することが
できる。
【００１１】請求項４記載のように、前記上部基板と前
記下部基板とを貼り合わさせた状態で熱処理を行い、下
部基板に交換されたプロトンを上部基板に拡散すると同
時に前記上部基板と前記下部基板を接合させるのが好ま
しい。熱処理を行いながらプロトンを拡散することによ
って、上部基板と下部基板を強固に貼り合わせることが
でき、さらに、上部基板と下部基板の界面近傍に導波路
を形成することができる。
記下部基板とを貼り合わさせた状態で熱処理を行い、下
部基板に交換されたプロトンを上部基板に拡散すると同
時に前記上部基板と前記下部基板を接合させるのが好ま
しい。熱処理を行いながらプロトンを拡散することによ
って、上部基板と下部基板を強固に貼り合わせることが
でき、さらに、上部基板と下部基板の界面近傍に導波路
を形成することができる。
【００１２】さらに、請求項６記載のように、前記下部
基板に前記上部基板を貼り合わせる前に、前記下部基板
と前記上部基板との間を脱気するのが好ましい。このよ
うに脱気することによって、下部基板と上部基板の貼り
合わせの際、間に空気溜まりが発生することを防止でき
る。また、請求項５記載のように、基板表面に凹部が形
成されている場合、その内部が減圧状態になり、下部基
板と上部基板が大気圧で押されるため、より強固に密着
して上下基板を剥がれ難くできる。更に、上下基板間に
挟まったパーティクルに起因する空気溜まりが発生した
場合、それが熱処理中に膨張して上下基板を広範囲で引
き剥がすことがあるが、凹部を形成していることにより
膨張分を凹部で吸収できるため、剥離を抑制することが
でき、歩留まりを向上させられる。
基板に前記上部基板を貼り合わせる前に、前記下部基板
と前記上部基板との間を脱気するのが好ましい。このよ
うに脱気することによって、下部基板と上部基板の貼り
合わせの際、間に空気溜まりが発生することを防止でき
る。また、請求項５記載のように、基板表面に凹部が形
成されている場合、その内部が減圧状態になり、下部基
板と上部基板が大気圧で押されるため、より強固に密着
して上下基板を剥がれ難くできる。更に、上下基板間に
挟まったパーティクルに起因する空気溜まりが発生した
場合、それが熱処理中に膨張して上下基板を広範囲で引
き剥がすことがあるが、凹部を形成していることにより
膨張分を凹部で吸収できるため、剥離を抑制することが
でき、歩留まりを向上させられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。
て図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態に係る波長変換素子１は、図１に示すように、互
いに密着接合された下部基板１０及び上部基板２０と、
これらの間に形成された導波路１６と、光導波方向に対
して周期的に自発分極の向きが反転した反転ドメイン１
３とを備えている。
の形態に係る波長変換素子１は、図１に示すように、互
いに密着接合された下部基板１０及び上部基板２０と、
これらの間に形成された導波路１６と、光導波方向に対
して周期的に自発分極の向きが反転した反転ドメイン１
３とを備えている。
【００１５】この波長変換素子１の製造においては、図
２に示すように、ＭｇＯがドープされたＬｉＮｂＯ
3（ＭｇＯ−ＬＮ）のＸカット基板（以下「下部基板」
という。）１０を用いる。そして、下部基板１０の主面
１１に、フォトリソグラフィーにより電極パターンを形
成し、Ｃｒを真空蒸着後リフトオフを行って、櫛型の反
転電極１２ａ及びそれに対応する平面電極１２ｂを形成
する。
２に示すように、ＭｇＯがドープされたＬｉＮｂＯ
3（ＭｇＯ−ＬＮ）のＸカット基板（以下「下部基板」
という。）１０を用いる。そして、下部基板１０の主面
１１に、フォトリソグラフィーにより電極パターンを形
成し、Ｃｒを真空蒸着後リフトオフを行って、櫛型の反
転電極１２ａ及びそれに対応する平面電極１２ｂを形成
する。
【００１６】さらに、反転電極１２ａ及び平面電極１２
ｂ間に所定の電圧（例えば２ｋＶ）を印加する。これに
より、下部基板１０の内部の自発分極の向きが反転し、
反転ドメイン１３が形成される。このように、反転電極
１２ａ及び平面電極１２ｂの組みにそれぞれ高電圧を印
加することで、反転ドメイン１３を周期的に形成する。
そして、図３に示すように、エッチングを行うことで、
Ｃｒの反転電極１２ａ及び平面電極１２ｂを除去する。
ｂ間に所定の電圧（例えば２ｋＶ）を印加する。これに
より、下部基板１０の内部の自発分極の向きが反転し、
反転ドメイン１３が形成される。このように、反転電極
１２ａ及び平面電極１２ｂの組みにそれぞれ高電圧を印
加することで、反転ドメイン１３を周期的に形成する。
そして、図３に示すように、エッチングを行うことで、
Ｃｒの反転電極１２ａ及び平面電極１２ｂを除去する。
【００１７】つぎに、図４に示すように、下部基板１０
の主面１１上であって、導波路１６が形成される領域以
外の領域に、Ｔａプロトン交換マスク１４を形成する。
これにより、導波路１６の形成位置及びその幅が決定さ
れる。
の主面１１上であって、導波路１６が形成される領域以
外の領域に、Ｔａプロトン交換マスク１４を形成する。
これにより、導波路１６の形成位置及びその幅が決定さ
れる。
【００１８】下部基板１０を１５０〜２００℃に加熱し
たピロリン酸中に浸漬し、プロトン交換を行う。なお、
ピロリン酸の温度は１６０℃、下部基板１０の浸漬時間
は６０分が好ましい。これにより、図５に示すように、
主面１１近傍であってＴａプロトン交換マスク１４が形
成されていない領域に、導波路１６が形成される。さら
に、フッ酸と硝酸の混合液中に下部基板１０を浸漬し、
図６に示すように、Ｔａプロトン交換マスク１４を除去
する。
たピロリン酸中に浸漬し、プロトン交換を行う。なお、
ピロリン酸の温度は１６０℃、下部基板１０の浸漬時間
は６０分が好ましい。これにより、図５に示すように、
主面１１近傍であってＴａプロトン交換マスク１４が形
成されていない領域に、導波路１６が形成される。さら
に、フッ酸と硝酸の混合液中に下部基板１０を浸漬し、
図６に示すように、Ｔａプロトン交換マスク１４を除去
する。
【００１９】つぎに、図７に示すように、下部基板１０
に対して、オリフラを基準として結晶軸が合うように未
処理の光学結晶板である上部基板２０を貼り合わせ、こ
の状態でオプティカルコンタクトさせる。なお、下部基
板１０と上部基板２０を貼り合わせる前に、上部基板２
０を洗浄してもよい。
に対して、オリフラを基準として結晶軸が合うように未
処理の光学結晶板である上部基板２０を貼り合わせ、こ
の状態でオプティカルコンタクトさせる。なお、下部基
板１０と上部基板２０を貼り合わせる前に、上部基板２
０を洗浄してもよい。
【００２０】その後、３００〜５００℃の間の所定温度
に加熱した炉のなかで、所定時間、例えば３０〜９０分
のアニール処理を行うことで、下部基板１０と上部基板
２０とを接合させると同時に下部基板１０に注入された
プロトンを上部基板２０に拡散させる。その後、従来法
と同様にして、素子化を行う。これにより、図１に示す
ように、下部基板１０及び上部基板２０の間に導波路１
６を形成することができる。
に加熱した炉のなかで、所定時間、例えば３０〜９０分
のアニール処理を行うことで、下部基板１０と上部基板
２０とを接合させると同時に下部基板１０に注入された
プロトンを上部基板２０に拡散させる。その後、従来法
と同様にして、素子化を行う。これにより、図１に示す
ように、下部基板１０及び上部基板２０の間に導波路１
６を形成することができる。
【００２１】以上のように、上記波長変換素子１の製造
方法は、下部基板１０に貼り合わせられる上部基板２０
に対して、特別な処理を行わず、例えば上部基板２０を
洗浄するような簡単な処理だけで済むので、製造コスト
の上昇を抑制することができる。さらに、高精度のアラ
イメントが不要であるので、これによる歩留まりの低下
を改善することができる。
方法は、下部基板１０に貼り合わせられる上部基板２０
に対して、特別な処理を行わず、例えば上部基板２０を
洗浄するような簡単な処理だけで済むので、製造コスト
の上昇を抑制することができる。さらに、高精度のアラ
イメントが不要であるので、これによる歩留まりの低下
を改善することができる。
【００２２】また、下部基板１０と上部基板２０の界面
を熱拡散により接合しているので、これらを強固に密着
することができる。したがって、ダイシングや研磨等の
機械的な力に対する耐久力も向上させることができる。
を熱拡散により接合しているので、これらを強固に密着
することができる。したがって、ダイシングや研磨等の
機械的な力に対する耐久力も向上させることができる。
【００２３】なお、従来の波長変換素子は、基板の表面
に導波路が形成されていた場合、研磨やハンドリングの
際に発生するエッジのチッピングによって、歩留まりが
低下するという問題があった。これに対して、この波長
変換素子１は、下部基板１０及び上部基板２０の間に導
波路１６を形成しているので、このような歩留まりの低
下を回避することができる。
に導波路が形成されていた場合、研磨やハンドリングの
際に発生するエッジのチッピングによって、歩留まりが
低下するという問題があった。これに対して、この波長
変換素子１は、下部基板１０及び上部基板２０の間に導
波路１６を形成しているので、このような歩留まりの低
下を回避することができる。
【００２４】また、基板表面に導波路が形成されている
従来の波長変換素子は、その導波路上に付着して散乱光
の原因となるパーティクルなどの影響によって光損失が
生じていた。これに対して、波長変換素子１は、導波路
１６にパーティクルが直接付着することがないので、こ
のような光損失を回避することができる。
従来の波長変換素子は、その導波路上に付着して散乱光
の原因となるパーティクルなどの影響によって光損失が
生じていた。これに対して、波長変換素子１は、導波路
１６にパーティクルが直接付着することがないので、こ
のような光損失を回避することができる。
【００２５】さらに、本実施の形態では、反転電極１２
ａ及び平面電極１２ｂの除去後にＴａプロトン交換マス
ク１４によるプロトン交換を行ったが、反転電極１２ａ
及び平面電極１２ｂを残したままプロトン交換を行っ
て、その後除去してもよい。この場合、反転電極１２ａ
及び平面電極１２ｂと同時に形成したアライメントマー
クをＴａプロトン交換マスク１４形成のための位置合わ
せに使用することができ、反転ドメイン１３と導波路１
６の位置精度を向上できる。
ａ及び平面電極１２ｂの除去後にＴａプロトン交換マス
ク１４によるプロトン交換を行ったが、反転電極１２ａ
及び平面電極１２ｂを残したままプロトン交換を行っ
て、その後除去してもよい。この場合、反転電極１２ａ
及び平面電極１２ｂと同時に形成したアライメントマー
クをＴａプロトン交換マスク１４形成のための位置合わ
せに使用することができ、反転ドメイン１３と導波路１
６の位置精度を向上できる。
【００２６】（第２の実施の形態）つぎに、本発明の第
２の実施の形態について説明する。
２の実施の形態について説明する。
【００２７】図９に示すように、本実施の形態に係る波
長変換素子５０は、互いに密着接合された下部基板６０
及び上部基板７０と、これらの間に形成された導波路６
６と、光導波方向に対して周期的に自発分極の向きが反
転した反転ドメイン６３と、素子分離溝６４とを備えて
いる。なお、上部基板７０の厚さは、下部基板６０の厚
さよりも薄くなっているのが好ましい。
長変換素子５０は、互いに密着接合された下部基板６０
及び上部基板７０と、これらの間に形成された導波路６
６と、光導波方向に対して周期的に自発分極の向きが反
転した反転ドメイン６３と、素子分離溝６４とを備えて
いる。なお、上部基板７０の厚さは、下部基板６０の厚
さよりも薄くなっているのが好ましい。
【００２８】この波長変換素子５０は、図１０に示すよ
うに、ＭｇＯがドープされたＭｇＯ−ＬＮのＸカット基
板である下部基板６０を用いる。そして、下部基板６０
の主面に、フォトリソグラフィーにより電極パターンを
形成し、Ｃｒを真空蒸着後リフトオフを行って、櫛型の
反転電極６２ａ及びそれに対応する平面電極６２ｂを形
成する。
うに、ＭｇＯがドープされたＭｇＯ−ＬＮのＸカット基
板である下部基板６０を用いる。そして、下部基板６０
の主面に、フォトリソグラフィーにより電極パターンを
形成し、Ｃｒを真空蒸着後リフトオフを行って、櫛型の
反転電極６２ａ及びそれに対応する平面電極６２ｂを形
成する。
【００２９】ここで、後述する高電圧印加によって１組
の反転電極６２ａ及び平面電極６２ｂ間に生じる電界
が、隣り合う組の反転電極６２ａ及び平面電極６２ｂ間
に影響を与えないようにするために、図１０に示すよう
に、ある組の反転電極６２ａとそれに隣り合う組の平面
電極６２ｂとの間に、素子分離溝６４を形成する。
の反転電極６２ａ及び平面電極６２ｂ間に生じる電界
が、隣り合う組の反転電極６２ａ及び平面電極６２ｂ間
に影響を与えないようにするために、図１０に示すよう
に、ある組の反転電極６２ａとそれに隣り合う組の平面
電極６２ｂとの間に、素子分離溝６４を形成する。
【００３０】先ず、複数対の電極６２ａ，６２ｂが形成
された下部基板６０上に、厚膜レジスト、例えばドライ
フィルムレジストのような、数十μｍの厚さのレジスト
膜を形成する。そして、反転電極６２ａと隣り合う組の
平面電極６２ｂの間の一部が露出するよう、露光、現像
してレジストパターンを形成する。このレジストパター
ンをマスクとしてサンドブラストを行うことにより、反
転電極６２ａと隣り合う組の平面電極６２ｂの間に溝を
形成し、その後レジストを剥離、除去する。これによ
り、各組の電極間に生じる電界を他の組に及ばないよう
に隔絶し、各反転ドメイン６３を安定して形成できるよ
うにする。
された下部基板６０上に、厚膜レジスト、例えばドライ
フィルムレジストのような、数十μｍの厚さのレジスト
膜を形成する。そして、反転電極６２ａと隣り合う組の
平面電極６２ｂの間の一部が露出するよう、露光、現像
してレジストパターンを形成する。このレジストパター
ンをマスクとしてサンドブラストを行うことにより、反
転電極６２ａと隣り合う組の平面電極６２ｂの間に溝を
形成し、その後レジストを剥離、除去する。これによ
り、各組の電極間に生じる電界を他の組に及ばないよう
に隔絶し、各反転ドメイン６３を安定して形成できるよ
うにする。
【００３１】なお、素子分離溝６４は、下部基板６０の
周端部近傍を除く領域に形成するのが好ましい。下部基
板６０の周端部近傍に素子分離溝６４を形成すると、下
部基板６０と上部基板７０とを接合した後に素子分離溝
６４から空気が入り、後述する基板間を脱気する効果が
少なくなるからである。
周端部近傍を除く領域に形成するのが好ましい。下部基
板６０の周端部近傍に素子分離溝６４を形成すると、下
部基板６０と上部基板７０とを接合した後に素子分離溝
６４から空気が入り、後述する基板間を脱気する効果が
少なくなるからである。
【００３２】そして、反転電極６２ａ及び平面電極６２
ｂ間に所定の電圧（例えば２ｋＶ）を印加して、反転ド
メイン６３を周期的に形成する。なお、反転電極６２ａ
及び平面電極６２ｂ間の高電圧印加は、各組同時でも順
次行ってもよい。そして、図１１に示すように、エッチ
ングを行うことで、Ｃｒの反転電極６２ａ及び平面電極
６２ｂを除去する。
ｂ間に所定の電圧（例えば２ｋＶ）を印加して、反転ド
メイン６３を周期的に形成する。なお、反転電極６２ａ
及び平面電極６２ｂ間の高電圧印加は、各組同時でも順
次行ってもよい。そして、図１１に示すように、エッチ
ングを行うことで、Ｃｒの反転電極６２ａ及び平面電極
６２ｂを除去する。
【００３３】つぎに、図１２に示すように、下部基板６
０の主面６１上であって、導波路が形成される領域以外
の領域に、Ｔａプロトン交換マスク６５を形成する。こ
れにより、導波路６６の形成位置及びその幅が決定され
る。
０の主面６１上であって、導波路が形成される領域以外
の領域に、Ｔａプロトン交換マスク６５を形成する。こ
れにより、導波路６６の形成位置及びその幅が決定され
る。
【００３４】下部基板６０を１５０〜２００℃に加熱し
たピロリン酸中に浸漬し、プロトン交換を行う。なお、
ピロリン酸の温度は１６０℃、下部基板６０の浸漬時間
は９０分とした。これにより、図１３に示すように、主
面近傍であってＴａプロトン交換マスク６５が形成され
ていない領域に、導波路６６を形成することができる。
さらに、フッ酸と硝酸の混合液中に下部基板６０を浸漬
し、図１４に示すように、Ｔａプロトン交換マスク６５
を除去する。
たピロリン酸中に浸漬し、プロトン交換を行う。なお、
ピロリン酸の温度は１６０℃、下部基板６０の浸漬時間
は９０分とした。これにより、図１３に示すように、主
面近傍であってＴａプロトン交換マスク６５が形成され
ていない領域に、導波路６６を形成することができる。
さらに、フッ酸と硝酸の混合液中に下部基板６０を浸漬
し、図１４に示すように、Ｔａプロトン交換マスク６５
を除去する。
【００３５】つぎに、図１５に示すように、下部基板６
０に対して、オリフラを基準として結晶軸が合うよう
に、洗浄済みの又は未処理の光学結晶板である上部基板
７０を配置する。下部基板６０と上部基板７０の配置合
わせにおいては、素子分離溝６４と同時に形成したアラ
イメントマークを用いるとよい。そして、下部基板６０
と上部基板７０の間を脱気して、これらを貼り合わせ
る。このように脱気することによって、素子形成溝６４
内が減圧状態となり、下部基板６０と上部基板７０が大
気圧で押されるために剥れにくくしている。また、上部
基板７０は、下部基板６０との間でパーティクルを挟ん
だ状態でも十分密着するように下部基板６０より薄く、
例えば０．３ｍｍ厚以下にするのが好ましい。
０に対して、オリフラを基準として結晶軸が合うよう
に、洗浄済みの又は未処理の光学結晶板である上部基板
７０を配置する。下部基板６０と上部基板７０の配置合
わせにおいては、素子分離溝６４と同時に形成したアラ
イメントマークを用いるとよい。そして、下部基板６０
と上部基板７０の間を脱気して、これらを貼り合わせ
る。このように脱気することによって、素子形成溝６４
内が減圧状態となり、下部基板６０と上部基板７０が大
気圧で押されるために剥れにくくしている。また、上部
基板７０は、下部基板６０との間でパーティクルを挟ん
だ状態でも十分密着するように下部基板６０より薄く、
例えば０．３ｍｍ厚以下にするのが好ましい。
【００３６】そして、３００〜４００℃の所定温度に加
熱した炉のなかで３０〜９０分の所定時間アニール処理
を行うことで、下部基板６０と上部基板７０とを接合さ
せて、下部基板６０に注入されたプロトンを上部基板７
０に拡散させる。その後、ダイシングソーで素子に分離
する。このとき、素子分離溝６４、あるいはそれと同時
に形成されたアライメントマークを切断の際の位置合わ
せに用いるとよい。その後、従来法と同様にして、素子
化を行う。これにより、図１６に示すように、下部基板
６０及び上部基板７０の界面近傍に導波路６６を形成す
ることができる。
熱した炉のなかで３０〜９０分の所定時間アニール処理
を行うことで、下部基板６０と上部基板７０とを接合さ
せて、下部基板６０に注入されたプロトンを上部基板７
０に拡散させる。その後、ダイシングソーで素子に分離
する。このとき、素子分離溝６４、あるいはそれと同時
に形成されたアライメントマークを切断の際の位置合わ
せに用いるとよい。その後、従来法と同様にして、素子
化を行う。これにより、図１６に示すように、下部基板
６０及び上部基板７０の界面近傍に導波路６６を形成す
ることができる。
【００３７】以上のように製造された波長変換素子５０
は、下部基板６０にプロトン交換により入り込んだプロ
トンが、熱処理により上部基板７０と下部基板６０の両
方の基板中に拡散するため、上部基板７０と下部基板６
０の接合界面近傍に屈折率のピークを持つ対称導波路と
なる。これにより、基本波と第２高調波の重なりを大き
くすることができ、波長変換効率を向上させることが可
能となる。
は、下部基板６０にプロトン交換により入り込んだプロ
トンが、熱処理により上部基板７０と下部基板６０の両
方の基板中に拡散するため、上部基板７０と下部基板６
０の接合界面近傍に屈折率のピークを持つ対称導波路と
なる。これにより、基本波と第２高調波の重なりを大き
くすることができ、波長変換効率を向上させることが可
能となる。
【００３８】また、導波路６６は対称導波路となること
から、第２高調波のビーム形状の扁平性が改善され、出
射光のレンズや光ファイバーとの結合を容易にすること
ができる。
から、第２高調波のビーム形状の扁平性が改善され、出
射光のレンズや光ファイバーとの結合を容易にすること
ができる。
【００３９】また、この波長変換素子５０は、上部基板
７０の厚さを薄くし、さらに下部基板６０と上部基板７
０の間を脱気することによって、パーティクルを挟んだ
状態であっても、上部基板７０が変形することにより互
いに容易に密着固定するようになる。これにより、下部
基板６０の変形を抑えることができ、歪による位相整合
条件の変化を低減することができる。さらに、下部基板
６０と上部基板７０の間を脱気することは、パーティク
ルによって空気の残っている部分がアニール処理中に熱
膨張してその部分の周囲が剥離することを防止して、歩
留まりを向上させることができる。
７０の厚さを薄くし、さらに下部基板６０と上部基板７
０の間を脱気することによって、パーティクルを挟んだ
状態であっても、上部基板７０が変形することにより互
いに容易に密着固定するようになる。これにより、下部
基板６０の変形を抑えることができ、歪による位相整合
条件の変化を低減することができる。さらに、下部基板
６０と上部基板７０の間を脱気することは、パーティク
ルによって空気の残っている部分がアニール処理中に熱
膨張してその部分の周囲が剥離することを防止して、歩
留まりを向上させることができる。
【００４０】この波長変換素子５０の製造方法では、下
部基板６０に素子分離溝６４を形成することによって、
ウエハでの反転を可能にすることができる。また、この
素子分離溝６４をアライメントマークとして使用するこ
とによって、従来行っていた上部基板７０にアライメン
トマークを形成する工程を省くことができ、工数の削減
及び精度の向上を図ることができる。
部基板６０に素子分離溝６４を形成することによって、
ウエハでの反転を可能にすることができる。また、この
素子分離溝６４をアライメントマークとして使用するこ
とによって、従来行っていた上部基板７０にアライメン
トマークを形成する工程を省くことができ、工数の削減
及び精度の向上を図ることができる。
【００４１】また、この波長変換素子５０は、第１の実
施の形態と同様に、基板の表面に導波路が形成されてい
た従来の波長変換素子の問題、すなわち研磨やハンドリ
ングの際に発生するエッジのチッピングによって歩留ま
りが低下するという問題を回避することができる。
施の形態と同様に、基板の表面に導波路が形成されてい
た従来の波長変換素子の問題、すなわち研磨やハンドリ
ングの際に発生するエッジのチッピングによって歩留ま
りが低下するという問題を回避することができる。
【００４２】さらに、波長変換素子５０は、導波路６６
に散乱光の原因となるパーティクルが直接付着すること
がないので、これによって光損失が生じるという従来の
問題も改善することができる。
に散乱光の原因となるパーティクルが直接付着すること
がないので、これによって光損失が生じるという従来の
問題も改善することができる。
【００４３】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されるものではなく、例えば以下のようにしてもよ
い。
定されるものではなく、例えば以下のようにしてもよ
い。
【００４４】例えば第２の実施の形態では、サンドブラ
ストを使用して素子分離溝６４を形成していたが、エッ
チングやイオンミリング等を用いてもよい。さらに、上
記実施の形態では、反転電極６２をエッチングにより除
去してからＴａプロトン交換マスク６５を作製したが、
第１の実施の形態と同様に反転電極６２を除去すること
なくＴａプロトン交換マスク６５を作製し、その後Ｔａ
プロトン交換マスク６５を除去してから反転電極６２を
除去してもよい。
ストを使用して素子分離溝６４を形成していたが、エッ
チングやイオンミリング等を用いてもよい。さらに、上
記実施の形態では、反転電極６２をエッチングにより除
去してからＴａプロトン交換マスク６５を作製したが、
第１の実施の形態と同様に反転電極６２を除去すること
なくＴａプロトン交換マスク６５を作製し、その後Ｔａ
プロトン交換マスク６５を除去してから反転電極６２を
除去してもよい。
【００４５】また、第１及び第２の実施の形態では、反
転ドメインを形成した後、導波路を形成しているが、導
波路を形成した後、反転ドメインを形成する工程順に適
用しても、本発明の効果が損なわれるものではない。
転ドメインを形成した後、導波路を形成しているが、導
波路を形成した後、反転ドメインを形成する工程順に適
用しても、本発明の効果が損なわれるものではない。
【００４６】
【発明の効果】本発明に係る波長変換素子は、プロトン
交換によって形成された導波路と前記導波路の光進行方
向に対して周期的に形成された反転ドメインと有する下
部基板と、前記導波路に対向するように下部基板に貼り
合わされた上部基板と、を備えたことにより、レンズや
ファイバーとの接合がし易く、波長変換効率の高いビー
ム形状を得ることを可能とする。
交換によって形成された導波路と前記導波路の光進行方
向に対して周期的に形成された反転ドメインと有する下
部基板と、前記導波路に対向するように下部基板に貼り
合わされた上部基板と、を備えたことにより、レンズや
ファイバーとの接合がし易く、波長変換効率の高いビー
ム形状を得ることを可能とする。
【００４７】本発明に係る波長変換素子の製造方法は、
プロトン交換によって形成された導波路とその導波路の
光進行方向に対して周期的に形成された反転ドメインと
を備えた下部基板に対して、前記導波路に対向するよう
に上部基板を貼り合わせ、その後、熱処理することによ
り、プロトンを上下基板に拡散させると同時に、上下基
板同士を接合させることにより、レンズやファイバーと
の接合がしやすいビーム形状、且つ波長変換効率の高い
導波路波長変換素子を容易に、高い歩留まりで製造する
ことを可能とする。
プロトン交換によって形成された導波路とその導波路の
光進行方向に対して周期的に形成された反転ドメインと
を備えた下部基板に対して、前記導波路に対向するよう
に上部基板を貼り合わせ、その後、熱処理することによ
り、プロトンを上下基板に拡散させると同時に、上下基
板同士を接合させることにより、レンズやファイバーと
の接合がしやすいビーム形状、且つ波長変換効率の高い
導波路波長変換素子を容易に、高い歩留まりで製造する
ことを可能とする。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る波長変換素子
の概略的な斜視図である。
の概略的な斜視図である。
【図２】下部基板に反転ドメインを形成した状態を説明
する図である。
する図である。
【図３】エッチングにより下部基板から反転電極を除去
した状態を説明する図である。
した状態を説明する図である。
【図４】下部基板の主面にプロトン交換マスクを形成し
た状態を説明する図である。
た状態を説明する図である。
【図５】プロトン交換を行った状態を説明する図であ
る。
る。
【図６】プロトン交換マスクを除去した状態を説明する
図である。
図である。
【図７】下部基板と上部基板とを接合した状態を説明す
る図である。
る図である。
【図８】アニール処理を行って下部基板のプロトンを上
部基板に拡散した状態を説明する図である。
部基板に拡散した状態を説明する図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る波長変換素子
の構成を示す斜視図である。
の構成を示す斜視図である。
【図１０】下部基板に反転ドメインを形成した状態を説
明する図である。
明する図である。
【図１１】エッチングにより下部基板から反転電極を除
去した状態を説明する図である。
去した状態を説明する図である。
【図１２】下部基板の主面にプロトン交換マスクを形成
した状態を説明する図である。
した状態を説明する図である。
【図１３】プロトン交換を行った状態を説明する図であ
る。
る。
【図１４】プロトン交換マスクを除去した状態を説明す
る図である。
る図である。
【図１５】下部基板と上部基板との間の空気層を除去し
て接合した状態を説明する図である。
て接合した状態を説明する図である。
【図１６】アニール処理を行って下部基板のプロトンを
上部基板に拡散した状態を説明する図である。
上部基板に拡散した状態を説明する図である。
１，５０ 波長変換素子 １０，６０ 下部基板 １３，６３ 反転ドメイン １６，６６ 導波路 ２０，７０ 上部基板
Claims (6)
- 【請求項１】 プロトン交換によって形成された導波路
と、前記導波路の光進行方向に対して周期的に形成され
た反転ドメインと、を備えた下部基板と、 前記導波路に対向するように下部基板に貼り合わされた
上部基板と、 を備えた波長変換素子。 - 【請求項２】 前記上部基板の厚さは、前記下部基板の
厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１記載の波長変
換素子。 - 【請求項３】 周期的に反転ドメインが形成された下部
基板にプロトン交換することで導波路を形成し、 前記導波路に対向するように上部基板を下部基板に貼り
合わせる波長変換素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記上部基板と前記下部基板とを貼り合
わさせた状態で熱処理を行い、下部基板に交換されたプ
ロトンを上部基板に拡散すると同時に前記上部基板と前
記下部基板を接合させることを特徴とする請求項３記載
の波長変換素子の製造方法。 - 【請求項５】 前記上部基板あるいは前記下部基板は、
対向する基板表面に対して凹となる領域が形成されてい
ることを特徴とする請求項３または４記載の波長変換素
子の製造方法。 - 【請求項６】 前記下部基板に前記上部基板を貼り合わ
せる前に、前記下部基板と前記上部基板との間を脱気す
ることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１
項記載の波長変換素子の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000335052A JP2002139755A (ja) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | 波長変換素子及びその製造方法 |
| US09/985,092 US6795234B2 (en) | 2000-11-01 | 2001-11-01 | Wavelength converting element and method of manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000335052A JP2002139755A (ja) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | 波長変換素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002139755A true JP2002139755A (ja) | 2002-05-17 |
Family
ID=18810868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000335052A Pending JP2002139755A (ja) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | 波長変換素子及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6795234B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002139755A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007241078A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Ngk Insulators Ltd | 波長変換素子 |
Families Citing this family (6)
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|---|---|---|---|---|
| JP4243995B2 (ja) * | 2003-08-21 | 2009-03-25 | 日本碍子株式会社 | 分極反転部の製造方法および光デバイス |
| GB2407648B (en) * | 2003-10-31 | 2006-10-25 | Bookham Technology Plc | Polarisation rotators |
| KR101363782B1 (ko) * | 2006-11-09 | 2014-02-14 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | 디바이스의 제조 방법 |
| JP5040849B2 (ja) * | 2008-08-06 | 2012-10-03 | 住友電気工業株式会社 | 波長変換素子の製造方法 |
| JP5177084B2 (ja) * | 2008-08-06 | 2013-04-03 | 住友電気工業株式会社 | 波長変換素子および波長変換素子の製造方法 |
| JP2020112626A (ja) * | 2019-01-09 | 2020-07-27 | 住友電気工業株式会社 | 波長変換光デバイスおよびその製造方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2765112B2 (ja) | 1989-10-24 | 1998-06-11 | 松下電器産業株式会社 | 光導波路デバイス、光波長変換素子および短波長レーザ光源 |
| US5285508A (en) * | 1992-01-14 | 1994-02-08 | Pioneer Electronic Corporation | Optical wavelength converter |
| JP3199305B2 (ja) | 1995-12-08 | 2001-08-20 | 富士写真フイルム株式会社 | 光波長変換素子およびその作成方法並びに光波長変換モジュール |
| JP3907762B2 (ja) | 1995-12-28 | 2007-04-18 | 松下電器産業株式会社 | 光波長変換素子、短波長光発生装置および光ピックアップ |
| JPH103100A (ja) * | 1996-04-15 | 1998-01-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光導波路部品、光学部品、光導波路部品の製造方法および周期分極反転構造の製造方法 |
| JP4084460B2 (ja) | 1997-06-19 | 2008-04-30 | 松下電器産業株式会社 | 光導波路と、この光導波路を用いた光波長変換素子、短波長光発生装置および光ピックアップ |
| JP4354100B2 (ja) * | 2000-07-27 | 2009-10-28 | 日本碍子株式会社 | 光導波路素子 |
-
2000
- 2000-11-01 JP JP2000335052A patent/JP2002139755A/ja active Pending
-
2001
- 2001-11-01 US US09/985,092 patent/US6795234B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007241078A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Ngk Insulators Ltd | 波長変換素子 |
| US7738161B2 (en) | 2006-03-10 | 2010-06-15 | Ngk Insulators, Ltd. | Wavelength converting devices |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6795234B2 (en) | 2004-09-21 |
| US20020051282A1 (en) | 2002-05-02 |
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