JP2015215501A - 波長変換素子 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上にリッジ型またはリブ型の導波路構造である２次非線形光学媒質を形成した波長変換素子において、導波路内の光により熱分布が生じ屈折率が変化して位相整合条件が満たされなくことを防止することにより、ハイパワー入力が可能で高い変換効率を得ることのできる波長変換素子を提供すること。
【解決手段】基板上に、周期的な分極反転構造が施されている二次非線形光学媒質をリッジ型またはリブ型の導波路構造として形成し、前記基板の導波路構造の形成面側に、二次非線形光学媒質よりも屈折率の低い誘電体膜を積層し、さらに該誘電体膜上に金属または導電性樹脂からなる熱伝導性材料を積層したことを特徴とする波長変換素子。
【選択図】図４

Description

本発明は非線形光学効果を用いた光学素子に関し、具体的には、光通信システムや光計測システムにおいて用いられる波長変換素子に関する。

波長変換技術は、光通信における光信号波長変換、光加工、医療、生物工学などの応用のための紫外域から可視域、赤外域、テラヘルツ域などにおいて半導体レーザでは直接出力できない波長域が必要な用途や、半導体レーザでは得られない高出力な強度が必要な用途において利用されている。特に２次非線形材料で大きな非線形定数を持つニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）を用いた周期分極反転導波路は、効率の高さから既に市販されている光源に使用されている。

二次非線形光学効果では、波長λ_１、λ_２の光を入力して新たな波長λ_３を発生させる。 １／λ_３＝１／λ_１＋１／λ_２（式１）
を満たす波長変換を和周波発生（ＳＦＧ）とよび、λ_１＝λ_２の場合、すなわち（式１）を変形して、
λ_３＝λ_１／２（式２）
を満たす波長変換を第二高調波発生（ＳＨＧ）と呼ぶ。さらに、
１／λ_３＝１／λ_１―１／λ_２ （式３）
を満たす波長変換を差周波発生（ＤＦＧ）と呼ぶ。さらにはλ_１のみ入力し式３を満たすλ_２、λ_３を発生する光パラメトリック効果も存在する。

特にＳＨＧ、ＳＦＧは入力光に対して短波長の光、すなわちエネルギーの高い光を新たに発生し、可視光域の発生などに良く利用される。

これらの二次非線形光学効果を効率良く起こすためには、相互作用する３波長の位相不整合量が０であることが求められる。そこで二次非線形光学材料の分極を周期的に反転させることにより疑似的に位相不整合量を０にすることができる。その時の反転周期をΛとすると、式１で示される和周波発生において波長λ_１、λ_２、λ_３に対して以下の（式４）を満たすΛを設定すれば良い。

ｎ_３／λ_３−ｎ_２／λ_２−ｎ_１／λ_１−１／Λ＝０ （式４）
ここでｎ_１は波長λ_１での屈折率、ｎ_２は波長λ_２での屈折率、ｎ_３は波長λ_３での屈折率である。

このような周期分極反転構造を取り、さらに導波路化することにより狭い領域に光を高密度に閉じ込め長距離を伝搬させることができるので高効率な波長変換が可能である。

近年では波長変換素子としては非特許文献１に示される様に、結晶のバルクの特性をそのまま利用できることから、高光損傷耐性、長期信頼性、デバイス設計の容易性等の特徴を持つリッジ型の光導波路が研究開発されている。これは二枚の基板を接合して形成された光学素子の一方の基板を薄膜化した後リッジ加工をすることにより、リッジ型の光導波路を形成することができる。この基板を接合する場合に、接着剤等を用いずに、基板同士を強固に接合する技術として、直接接合技術が知られている。さらに非特許文献２に示される様に導波路化技術もドライエッチング技術が進展し小コア化に成功しており、効率は向上の一途をたどっている。

Y. Nishida, H. Miyazawa, M. Asobe, O. Tadanaga, and H. Suzuki, "Direct-bonded QPM-LN ridge waveguide with high damage resistance at room temperature," Electronics Letters, Vol.39, No.7, p.609-611, 2003. T. Umeki, O. Tadanaga, and M. Asobe, ‘Highly Efficient Wavelength Converter Using Direct-Bonded PPZnLN Ridge Waveguide’ IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 46, No. 8, pp. 1206-1213, 2010.

高強度の光を導波路中に入射する場合には、導波路内での結晶の光吸収により導波路が加熱され、結果として屈折率が変化してしまうという問題があった。結晶の光吸収係数はごくわずかではあるものの、完全にゼロではないことに起因して、導波路が光により暖まり屈折率が変化してしまう。これにより位相整合条件が満たされなくなり、高パワーの光入力の場合に変換効率が低下するという課題があった。

導波路の光の吸収には、入力した光パワーの吸収と、変換された光の吸収との両方が存在する。非特許文献１に記述されている通り、変換光が短波長の場合、変換光の吸収係数が基本波光よりも大きくなることが一般的に知られている。

変換光は、導波路長の２乗により変化するため、入力側よりも出力側の方が変換光パワーは強くなる。そのため、変換光に起因した導波路の加熱により出力側がより高い熱分布となってしまう。さらに、基本波光による熱分布の影響も加わるため、導波路内の熱分布は非常に複雑になる。基本波光パワーは、入力側が最大となる。導波路の長手方向に伝搬するにつれ、基本波光からのエネルギーの移行により変換光が生成されるため、基本波光パワーは出力側の方が入力側よりも小さくなる。さらに、光の吸収には、線形吸収と２光子吸収などの線形とは異なる吸収とが存在するため、導波路内の熱分布の把握は非常に難しい。特に導波路の小コア化による変換効率の向上による変換光の増大と基本波光自体の光密度向上も導波路の熱分布の影響を大きくしている。

ここで図１に直接接合法で作ったドライエッチング法により導波路形成した波長変換素子の概略図を示す。図１（ａ）は、波長変換素子の構造を示す斜視図であり、図１（ｂ）はリッジ型の導波路構造を有する波長変換素子の断面構造を示し、図１（ｃ）はリブ型の導波路構造を有する波長変換素子の断面構造を示す。ちなみに図１（ａ）に示した導波路はリッジ型であり、図１（ａ）中の矢印は分極の方向を示している。図１（ｂ）に示すリッジ型導波路１１０は、基板１１１の上にリッジ部１１２が形成されている。リッジ型導波路１１０では、基板１１１の上面側において、リッジ部１１２の上面に相当する導波路上面１１３と、リッジ部１１２の側面に相当する導波路側面１１４と、リッジ部１１２の両脇に位置する導波路脇面１１５を有する。またリブ型導波路も波長変換素子では用いられることがある。図１（ｃ）にリブ型導波路構造を示す。リブ型導波路１２０は、基板１２１上にリブ部１２２が形成されている。リブ型導波路１２０では、基板１２１の上面側において、リブ部１２２の凸構造の上面に相当する導波路上面１２３と、リブ部１２２の凸構造の側面に相当する導波路側面１２４と、その両脇に位置する導波路翼面１２５とを有している。

波長変換素子１００はタンタル酸リチウム基板１０１の上にニオブ酸リチウム導波路１０２が形成されている。タンタル酸リチウムはニオブ酸リチウムよりも屈折率が低く、ニオブ酸リチウムの中に光を有効的に閉じ込めて伝搬できる。またニオブ酸リチウムには周期的に分極が反転されており、波長１５６０ｎｍの光を効率的に波長７８０ｎｍに波長変換が起こる様に設定されている。素子長は５０ｍｍとした。

図２は波長１５６０ｎｍの基本波光の強度に対する第二高調波７８０ｎｍ光の光強度の依存性を示した図である。図２において実線は実験値であり、入力光を１Ｗの強度で入力しても約６５％の変換効率で頭打ちになっていることが分かる。図２において点線は数ｍＷの小入力時の効率から計算された理想的な波長変換が起きるときの曲線であり、理想値（点線）より実際の値（実線）は高光強度時に効率の低下がみられることが判る。そこで様々な入力光強度における波長変換特性の波長依存性を図３に示す。１ｍＷ時には理想的な波長依存性が見られたが、入力強度を増やすにつれ波形は乱れた。これは上記で説明した熱分布が原因だと考えられる。

この熱分布が、擬似位相整合を用いた波長変換素子に及ぼす影響を説明する。簡単のために第二高調波発生で考えることにする。例えば、素子長５０ｍｍの周期分極反転ニオブ酸リチウム導波路を想定すると、波長１５６０ｎｍの基本波光を入力して波長７８０ｎｍの第二高調波を発生する場合、基本波波長に対する位相整合波長の帯域は０．２ｎｍ程度である。また、位相整合波長は、温度が１℃変わると０．１ｎｍ程度ずれてしまう。このことからもわかる通り、温度分布を１℃よりも十分小さい値に抑える必要がある。特に、１００ｍＷ以上の光を入力する場合はこの導波路内の光による熱分布の影響が無視できないほど発生してしまっていた。

これまでは、波長変換素子の基板の温度を一定にするように温度コントロールすることで位相整合波長を制御する方法が一般的に用いられてきた。均一な温度変化であれば、導波路全体を温度制御することで補正が可能であるが、導波路の長手方向に熱分布を発生させる光起因の熱分布を制御する方法はこれまで実現されていなかった。

そこでこの熱分布を回避する一つの方法として考えられるのが、バルク型周期分極素子を用いて光密度を低くし熱分布を緩やかにする方法である。しかし、これは変換効率を下げることとトレードオフにあり最適な方法とは言えない。また熱分布を回避する別の方法として、導波路直近に分割されたヒータ構造を取り入れることにより、熱分布を補償するように各ヒータの発熱量を制御する方法が考えられ、温度分布を直接的に均一化でき絶大な効果を発揮するが、これも制御が複雑で実用的だとは言えない。

本発明は上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、基板上にリッジ型またはリブ型の導波路構造である２次非線形光学媒質を形成した波長変換素子において、導波路内の光により熱分布が生じ屈折率が変化して位相整合条件が満たされなくことを防止することにより、ハイパワー入力が可能で高い変換効率を得ることのできる波長変換素子を提供することにある。

上記の課題を解決するために、一実施形態に記載された発明は、基板上に、周期的な分極反転構造が施されている二次非線形光学媒質をリッジ型またはリブ型の導波路構造として形成し、前記基板の導波路構造の形成面側に、二次非線形光学媒質よりも屈折率の低い誘電体膜を積層し、さらに該誘電体膜上に金属または導電性樹脂の熱伝導性材料を積層したことを特徴とする波長変換素子である。

従来の波長変換素子の構成を示す図である。 従来の波長変換素子を用いた場合の入射光である基本波光強度に対する波長変換光強度依存性を示す図である。 従来の波長変換素子を用いた場合の様々な基本波光強度の場合の波長変換光強度の波長依存性を示す図である。 実施例１に係る波長変換素子の構成を示す図である。 ＳｉＯ_２膜厚を変化させたときの波長変換光出力依存性を示す図。 比較例１に係る波長変換素子の構成を示す図である。 ＳｉＯ_２膜厚を変化させたときの波長変換光出力依存性を示す図。 比較例２に係る波長変換素子の構成を示す図である。 金属膜厚を変化させたときの波長変換光出力依存性を示す図。 実施例３に係る波長変換素子の構成を示す図である。 ＳｉＯ_２膜厚を変化させたときの波長変換光出力依存性を示す図。 実施例４に係る波長変換素子の構成を示す図である。 実施例５に係る波長変換素子の構成を示す図である。 金属または導電性樹脂の層のメイン材質とその材質の熱伝導率とその膜厚に対する変換効率とを示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

本実施形態の波長変換素子は、基板上に、リッジ型またはリブ型の導波路構造である二次非線形光学媒質を形成し、この基板の導波路構造の形成面側に、二次非線形光学媒質よりも屈折率の低い誘電体膜を積層し、さらにこの誘電体膜上に２０（Ｗ／ｍ／Ｋ）以上の熱伝導率を持つ金属または導電性樹脂の熱伝導性材料を積層して構成される。二次非線形光学媒質は、直接または誘電体もしくは接着剤を介して基板上に形成され、周期的な分極反転構造が施されている。ここで基板の導波路構造の形成面側とは、リッジ型の導波路構造の場合はリッジ構造の導波路の上面（下面は基板側）とリッジ構造の導波路の両側面とリッジ構造の導波路構造の両脇の基板面をいい、リブ型の導波路構造である場合はリブ構造の導波路の上面（下面は基板側）とリブ構造の導波路の両側面とその横に延びる導波層の薄い両翼をいう。

二次非線形光学媒質は、ＬｉＮｂＯ_３またはＬｉＮｂＯ_３に、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｃ、およびＩｎのうちの少なくとも一種が添加物として含有された材料により構成することができる。

積層される誘電体膜は、ＳｉＯ_２を用いることができ、厚さが０．５μｍ以上３μｍ以下とすることができる。誘電体膜は、導波路構造に伝搬する光を閉じ込めて金属または導電性樹脂による光の吸収を回避するために設けられる。一方、この誘電体膜を厚くしすぎると放熱のための金属または導電性樹脂が導波路構造から離れてしまうため、放熱効率が低下してしまう。したがって、誘電体膜の厚さを適切に設定することにより、金属または導電性樹脂による光の吸収を回避しつつ高い放熱効率を得ることができる。

さらに本実施形態の波長変換素子においては、基板とは反対側の面に金属板が接していることが好ましい。

本実施形態の波長変換素子によれば、波長変換素子の熱分布が誘電体を介して金属または導電性樹脂の熱伝導性材料に伝わり拡散し、その熱分布を緩和する。そのため波長変換素子の長手方向の特性に変化がなくなり変換効率の低下を招かず、高効率波長変換が可能になる。すなわち光による熱が発生する波長変換においても、高出力特性が得られる。また本実施形態の波長変換素子は、導波路の温度を均一化するために金属や導電性樹脂を用いているが、ヒータなどの役割をしているわけではないので、本質的にこの金属や導電性樹脂は電流を流すための電極ではない。また本構造では電流を流すための電極は必要でないため、複雑な電気制御が必要でなく簡便である。

図４に実施例１に係る波長変換素子の断面構造を示す。波長変換素子４００はタンタル酸リチウムからなる基板４０１の上に、リッジ型の構造を有する導波路４０２としての周期分極反転構造が施されたニオブ酸リチウムが直接接合され、基板４０１上方から全面に誘電体膜４０３としてのＳｉＯ_２が成膜され、さらに熱伝導性材料４０４としての金属が全面に蒸着されている。導波路４０２としてのニオブ酸リチウムは、研削と研磨により１０μｍまで薄膜化され、ドライエッチングにより横方向の幅が制限された導波路構造になっている。熱伝導性材料４０４としての金属はＴｉとＡｕからなりＴｉは０．１μｍ、Ａｕが０．４μｍの厚さで全面に蒸着されている。波長変換素子４００の周期分極反転周期は１５６０ｎｍを効率よく７８０ｎｍに第二高調波発生が起こる様に設定されている。また素子長は４ｃｍとした。

図５は、図４に示す波長変換素子のＳｉＯ_２膜厚ｔ１を種々に変化させた素子を作製し、１Ｗの波長１５６０ｎｍ光を導波路に入力して、その出力特性を調べた図である。四角がデータ点で曲線はフィッティング線である。ＳｉＯ_２膜厚ｔ１が０付近では、導波路コアに近接して金属が存在するために金属での吸収が大きくなり変換光出力は小さくなっている。ＳｉＯ_２膜厚ｔ１が１μｍ付近で最大になり、さらにＳｉＯ_２膜厚ｔ１を増やしていくと、熱伝導率の良い金属が次第に離れていくため、熱の逃げが悪くなり出力は低下した。最大出力は変換効率が約６５％の従来素子よりも明らかに大きな出力を得て、ＳｉＯ_２膜厚ｔ１が０．５μｍから３μｍの間で９割以上の変換効率が得られた。

また、図４で示した波長変換素子において熱伝導性材料４０４のメイン材質と（０．１μｍ程度のＴｉとＡｕ０．４μｍを形成した場合はＡｕ）とその膜厚とを変化させてその変換効率を測定した。図１４に金属または導電性樹脂の層のメイン材質とその材質の熱伝導率とその膜厚に対する変換効率とを示す。誘電体膜４０３の厚みは１．０μｍと一定した。樹脂系材料は塗布により熱伝導性材料４０４層を形成したため膜厚は５０μｍ程度と厚くなっている。図１４より熱伝導性材料４０４の材質として９割以上の変換効率が得られる熱伝導率は２０（Ｗ／ｍ／Ｋ）であることが分かる。したがって、熱伝導性材料としては熱伝導率は２０（Ｗ／ｍ／Ｋ）のものを用いることが好ましい。

（比較例１）
次に比較例１として、基板の上方から一部のみに熱伝導性材料を設けたリッジ型の構造を有する導波路構造の波長変換素子を作製した。ここで作製した波長変換素子は実施例１の波長変換素子４００とは熱伝導性材料の設けられている箇所が異なる。図６は、比較例１で作製した波長変換素子の断面構造を示す図である。比較例１において作製した波長変換素子は、図６に示すように、基板６０１上の導波路６０２に誘電体膜６０３を設け、リッジ状の導波路６０２上部の１面のみに熱伝導性材料６０４である金属を蒸着した構造をもつ。金属膜をフォトプロセスおよびウェットエッチングによりリッジ上面のみに残した点以外は実施例１とほぼ同様の構成である。誘電体膜６０３としてのＳｉＯ_２膜厚を１μｍ一定とし金属膜厚ｔ２を種々に変化させた波長変換素子６００を作製した。

図７は、金属膜厚ｔ２を種々に変化させて作製した波長変換素子６００において、１Ｗの波長１５６０ｎｍ光を導波路６０２に入力して、その出力特性を調べた図である。四角がデータ点で曲線はフィッティング線である。出力特性は実施例１とほぼ同様であるが、金属部６０４が上面にしか無い分、熱の逃げる方向が導波路と平行方向のみで金属部６０４厚みを１μｍ程度まで増やすと効率の上昇は実用的範囲に入るが、１μｍ以上の金属パターンを作製することは複雑な製造プロセスを経ることが必要なため得策ではない。

したがって、リッジ型の構造を有する導波路４０２においても、導波路４０２上面のみでなく、導波路４０２の側面や両脇にも誘電体膜４０３および熱伝導性材料４０４を設ける必要があることが判る。

（比較例２）
比較例２の波長変換素子は、波長変換素子のリッジ型の構造を有する導波路上面以外の誘電体膜を除去した点以外は比較例１と同様にして作製した。図８は、本比較例の誘電体膜を除去した波長変換素子の断面構造を示す。実施例２とほぼ同様の素子を作製した。実施例２と異なるところは、リッジ上面のパターン化された金属膜をマスクにＳｉＯ_２膜をエッチングした点である。またＳｉＯ_２膜厚は１μｍ一定とした。

図９は、金属膜の膜厚を様々に設定し、１Ｗの波長１５６０ｎｍ光を導波路に入力して、その出力特性を調べた図である。四角がデータ点で曲線はフィッティング線である。金属が形成されていない膜厚０の時はほぼ従来素子と同じ出力を示したが、金属膜厚を増加させるにつれ出力は増加するが、図６で示した構造よりも上昇率は低く、１μｍ以上の膜厚を増やしても出力の明らかな増加は見られなかった。これは空気よりも熱伝導率の良いＳｉＯ_２を導波路の側面に配置した図６の構造ではＳｉＯ_２が少々熱の逃げに寄与していたが、そのＳｉＯ_２層を除去すると効果が表れなかったと考えられる。

実施例２に係る波長変換素子は、実施例１に示した構造におけるＳｉＯ_２膜厚を０．８μｍとし、金属膜厚を０．５μｍとした構成である。１Ｗの波長１５６０ｎｍ光を導波路に入力して、その出力特性を調べたところ約９割と大きな変換効率が得られた。

図１０は実施例３に係る波長変換素子の断面構造を示す図である。波長変換素子１０００はニオブ酸リチウムからなる基板１００１の上に、周期分極反転構造が施されたニオブ酸リチウムが接着剤１００２を介して接着接合されている。ニオブ酸リチウムは１０μｍまで研削と研磨により薄膜化され、ドライエッチングにより横方向の幅が制限されたリブ型の導波路構造１００３になっている。この状態で、基板１００１上方から全面に誘電体膜１００４であるＳｉＯ_２が成膜され、さらに高熱伝導率の金属１００５であるＴｉが０．１μｍ、Ａｕが０．４μｍの厚さで全面に蒸着されている。本実施例における波長変換素子の周期分極反転周期は、１５６０ｎｍを効率よく７８０ｎｍに第二高調波発生が起こる様に設定されている。また素子長は４ｃｍとした。

図１１は、このような波長変換素子のＳｉＯ_２膜厚ｔ１を種々に変化させた素子を作製し、１Ｗの波長１５６０ｎｍ光を導波路に入力して、その出力特性を調べた図である。四角がデータ点で曲線はフィッティング線である。実施例１と同様にＳｉＯ_２膜厚ｔ１が０付近では、導波路構造１００３に近接して金属１００５が存在するために金属１００５での吸収が大きくなり変換光出力は小さくなっている。ＳｉＯ_２膜厚ｔ１が１μｍ付近で最大になり、さらにＳｉＯ_２膜厚ｔ１を増やしていくと、熱伝導率の良い金属１００５が次第に離れていき、熱伝導率のそれほど良くないため、熱の逃げが悪くなり出力は低下した。最大出力は従来素子よりも明らかに大きな出力を得たが、実施例１よりも出力は若干低下した。これは実施例１に示す直接接合法では、接着材よりは熱伝導の良いタンタル酸リチウム側に熱が逃げる効果があったためである。しかしながらＳｉＯ_２膜厚ｔ１が０．５μｍから３μｍの間で９割以上の変換効率が得られた。

図１２は実施例４に係る波長変換素子の断面構造を示す図である。金属膜の代わりに銀ペーストからなる導電性樹脂１２０４を塗布し焼き固めた点以外は、実施例１と同様の波長変換素子を作製した。この波長変換素子を実施例１と同様に波長変換素子の誘電体膜１２０３であるＳｉＯ_２膜厚ｔ１を種々に変化させた素子を作製し、１Ｗの波長１５６０ｎｍ光を導波路１２０２に入力して、その出力特性を調べたところ、実施例１とほぼ同様の特性が得られた。

図１３は実施例５に係る波長変換素子の断面構造を示す図である。誘電体膜１３０３であるＳｉＯ_２上に導電性樹脂１３０４を塗布した後に素子を上下さかさまに配置し、銅製の金属板１３０５に接触させ、金属板１３０５と共に焼き固め一体の素子とした点以外は、実施例４と同様の波長変換素子を作製した。この波長変換素子を実施例１と同様に波長変換素子のＳｉＯ_２膜厚ｔ１を種々用意し、各素子の特性を調べた。１Ｗの波長１５６０ｎｍ光を導波路に入力して、その出力特性を調べたところ、実施例１とほぼ同様の特性が得られた。

上記に示した各実施例では、通信帯の波長１５６０ｎｍを基本波光とする第二高調波発生のみ示したが、適切に導波路サイズおよび分極反転周期を設定し、波長１０６４ｎｍの第二高調波や波長９８０ｎｍの第二高調波、それ以外にも可視光を発生する和周波発生にも同様に用いることができることは言うまでもない。

また各実施例では導波路構造を持つ非線形光学媒質にニオブ酸リチウムを用いたが、ニオブ酸リチウムに添加元素を加えたもの、または他の非線形光学媒質であっても用いることができるのは言うまでもない。

実施例４では基板と導波路を接着材で接着したが、ＳｉＯ_２などの誘電体を用いてもよい。しかしながら非線形光学媒質からなる導波路に効率よく光を閉じ込めるために、この接着剤もしくは誘電体は非線形光学媒質よりも低い屈折率を持つ必要がある。

同様にして、導波路層の上層に設置する誘電体膜層も、効率よく光閉じ込めを行うためには、非線形光学媒質よりも屈折率が低い必要がある。

１００、４００，６００、８００、１０００、１２００、１３００ 波長変換素子
１０１、４０１、６０１、８０１、１００１、１２０１、１３０１ 基板
１０２、４０２、６０２、８０２、１００３、１２０２，１３０２ 導波路
４０３、６０３，８０３、１００４、１２０３、１３０３ ＳｉＯ_２膜
４０４ 熱伝導性材料
６０４、８０４、１００５ 金属
１００２ 接着剤層
１３０４ 導電性樹脂
１３０５ 金属板

Claims (5)

1. 基板上に、周期的な分極反転構造が施されている二次非線形光学媒質をリッジ型またはリブ型の導波路構造として形成し、前記基板の導波路構造の形成面側に、二次非線形光学媒質よりも屈折率の低い誘電体膜を積層し、さらに該誘電体膜上に金属または導電性樹脂からなる熱伝導性材料を積層したことを特徴とする波長変換素子。
2. 前記熱伝導性材料は、２０（Ｗ／ｍ／Ｋ）以上の熱伝導率を持つことを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子。
3. 前記二次非線形光学媒質がＬｉＮｂＯ_３またはＬｉＮｂＯ_３に、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｃ、およびＩｎのうちの少なくとも一種が添加物として含有された材料から成ることを特徴とする請求項１または２に記載の波長変換素子。
4. 前記誘電体はＳｉＯ_２であり、ＳｉＯ_２厚さが０．５μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の波長変換素子。
5. 前記基板とは反対側の面が金属板に接していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の波長変換素子。

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