JP3052609B2 - 第２次高調波発生素子および第２次高調波発生装置および第２次高調波発生素子の製造方法 - Google Patents
第２次高調波発生素子および第２次高調波発生装置および第２次高調波発生素子の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光記録の光源として用い
る第２次高調波発生装置に関するものである。
る第２次高調波発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信用半導体レーザ光源に関しては、
特開昭５５−６９１５、特開昭５５−１６４４８０３、
特開昭５６−２１１０７などに報告されているように、
半導体レーザからの出射光が反射光として半導体レーザ
に戻らないように、光ファイバやその他の部品の端面を
出射光の光軸から傾けて配置する、光アイソレータを用
いる、部品間の屈折率差を樹脂などを充填してなくす、
半導体レーザからの出射光に垂直な面をなくし曲面にす
るなど、様々な工夫がなされている。しかしながら、第
２次高調波発生素子と半導体レーザとの光学的結合にお
いては、反射光が半導体レーザに戻ることを阻止するた
めの工夫はほとんどなされておらず、わずかに我々が特
願平４−００８９８１号で示した方法だけであった。
特開昭５５−６９１５、特開昭５５−１６４４８０３、
特開昭５６−２１１０７などに報告されているように、
半導体レーザからの出射光が反射光として半導体レーザ
に戻らないように、光ファイバやその他の部品の端面を
出射光の光軸から傾けて配置する、光アイソレータを用
いる、部品間の屈折率差を樹脂などを充填してなくす、
半導体レーザからの出射光に垂直な面をなくし曲面にす
るなど、様々な工夫がなされている。しかしながら、第
２次高調波発生素子と半導体レーザとの光学的結合にお
いては、反射光が半導体レーザに戻ることを阻止するた
めの工夫はほとんどなされておらず、わずかに我々が特
願平４−００８９８１号で示した方法だけであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体レーザへの反射
光が戻るとそれが誘引となって、半導体レーザの雑音と
なったり、発振波長がモードホッピングを起こし発振波
長が変化する。特に基本波と第２次高調波の位相整合を
とるための手段として分極反転を用いた場合の第２次高
調波発生装置においては、半導体レーザの発振波長に応
じた分極反転層の構造を作製しており、また分極反転層
構造の発振波長に対する許容度は非常に狭く、半導体レ
ーザの発振波長が構造設計時の波長より０．２ｎｍ変化
することにより、半導体レーザから発振された基本波と
第２次高調波の位相整合がとれなくなり、第２次高調波
が発生しなくなるという問題があり、安定に第２次高調
波の発生を行おうとすれば、半導体レーザへの反射戻り
光の抑制が大きな課題であった。とりわけ導波路の出射
端面での反射光は確実に半導体レーザへ戻るため、とり
わけ導波路出射端からの反射戻り光の抑制が切実な課題
であった。
光が戻るとそれが誘引となって、半導体レーザの雑音と
なったり、発振波長がモードホッピングを起こし発振波
長が変化する。特に基本波と第２次高調波の位相整合を
とるための手段として分極反転を用いた場合の第２次高
調波発生装置においては、半導体レーザの発振波長に応
じた分極反転層の構造を作製しており、また分極反転層
構造の発振波長に対する許容度は非常に狭く、半導体レ
ーザの発振波長が構造設計時の波長より０．２ｎｍ変化
することにより、半導体レーザから発振された基本波と
第２次高調波の位相整合がとれなくなり、第２次高調波
が発生しなくなるという問題があり、安定に第２次高調
波の発生を行おうとすれば、半導体レーザへの反射戻り
光の抑制が大きな課題であった。とりわけ導波路の出射
端面での反射光は確実に半導体レーザへ戻るため、とり
わけ導波路出射端からの反射戻り光の抑制が切実な課題
であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は誘電体非線形材
料の導波路よりなる第２次高調波発生素子を用いた第２
次高調波発生装置において、半導体レーザの出射光が導
波路の出射端面で反射し、再び半導体レーザへ戻ること
による半導体レーザの雑音やモードホッピングを阻止す
るために、第１の手段としては誘電体非線形材料の導波
路の出射端側に第２次高調波は導波するが基本波は導波
することができない領域を設けることを提案し、第２の
手段としては誘電体非線形材料の導波路の出射端側に、
基本波は吸収するが第２次高調波は吸収しないフィルタ
ーをターゲットとしてスパッタにより薄膜状に堆積した
吸収層を作製する方法を提案するものである。
料の導波路よりなる第２次高調波発生素子を用いた第２
次高調波発生装置において、半導体レーザの出射光が導
波路の出射端面で反射し、再び半導体レーザへ戻ること
による半導体レーザの雑音やモードホッピングを阻止す
るために、第１の手段としては誘電体非線形材料の導波
路の出射端側に第２次高調波は導波するが基本波は導波
することができない領域を設けることを提案し、第２の
手段としては誘電体非線形材料の導波路の出射端側に、
基本波は吸収するが第２次高調波は吸収しないフィルタ
ーをターゲットとしてスパッタにより薄膜状に堆積した
吸収層を作製する方法を提案するものである。
【０００５】
【作用】上記第１の手段を効じることによって、誘電体
非線形材料の導波路よりなる第２次高調波発生素子に入
射された半導体レーザから出射した基本波は、第２次高
調波を発生し、第２次高調波とともに導波路を導波する
が、導波路の出射端に近づいたところで基本波は導波す
ることができない領域に達し、この領域では基本波は導
波することはできず放射モードとなり導波路から放射
し、第２次高調波のみが導波路を導波して導波路出射端
に達するが、第２次高調波が導波路出射端面で反射し半
導体レーザに戻っても雑音やモードホッピングの原因に
はならないので、第２次高調波が安定に出射する。上記
第２の手段を効じることによって、誘電体非線形材料の
導波路よりなる第２次高調波発生素子に入射された半導
体レーザから出射した基本波は、第２次高調波を発生
し、第２次高調波とともに導波路を導波するが、導波路
の出射端に近づいたところで、基本波のパワーは導波路
から吸収層へのしみだし分から吸収層に吸収されどんど
ん減衰していき、導波路に出射端での基本波はほとんど
ゼロになっている。第２次高調波のみが導波路を導波し
て導波路出射端に達するが、第２次高調波が導波路出射
端面で反射し半導体レーザに戻っても雑音やモードホッ
ピングの原因にはならないので、第２次高調波が安定に
出射することができる。
非線形材料の導波路よりなる第２次高調波発生素子に入
射された半導体レーザから出射した基本波は、第２次高
調波を発生し、第２次高調波とともに導波路を導波する
が、導波路の出射端に近づいたところで基本波は導波す
ることができない領域に達し、この領域では基本波は導
波することはできず放射モードとなり導波路から放射
し、第２次高調波のみが導波路を導波して導波路出射端
に達するが、第２次高調波が導波路出射端面で反射し半
導体レーザに戻っても雑音やモードホッピングの原因に
はならないので、第２次高調波が安定に出射する。上記
第２の手段を効じることによって、誘電体非線形材料の
導波路よりなる第２次高調波発生素子に入射された半導
体レーザから出射した基本波は、第２次高調波を発生
し、第２次高調波とともに導波路を導波するが、導波路
の出射端に近づいたところで、基本波のパワーは導波路
から吸収層へのしみだし分から吸収層に吸収されどんど
ん減衰していき、導波路に出射端での基本波はほとんど
ゼロになっている。第２次高調波のみが導波路を導波し
て導波路出射端に達するが、第２次高調波が導波路出射
端面で反射し半導体レーザに戻っても雑音やモードホッ
ピングの原因にはならないので、第２次高調波が安定に
出射することができる。
【０００６】
【実施例】本発明の発明の第１の実施例の第２次高調波
発生素子を示す。本発明の第１の実施例の構成図を図１
に示す。本発明の実施において、分極反転層を有する誘
電体導波路４を下記のようにして作製した。LiTaO3基板
１上に通常のフォトプロセスとドライエッチングを用い
てTaを周期状にパターンニングした後、Taパターンが形
成されたLiTaO3基板１上に２６０℃、３０分間のプロト
ン交換を行い、Taで覆われていない部分にプロトン交換
層を形成し、５５０℃で１分間熱処理を行い分極反転層
２を形成した。そして、ＨＦ：ＨＦＮ3 ＝１：１の溶液
で２分間ウエットエッチングによりTaを除去し、分極反
転層中にピロリン酸によりプロトン交換を行い導波層３
を形成した。得られた分極反転層を有する誘電体導波路
４は、プロトン交換による幅４μｍ、深さ２μｍ、導波
路長１０ｍｍの導波層３を有し、分極反転層２は周期
３．６μｍ、幅２．１μｍ、深さ１．６μｍで周期的に
形成した。LiTaO3基板上１に形成した分極反転層を有す
る誘電体導波路２の出射端５側に同一基板上にひき続い
て一体化して基本波が導波しない導波路６を形成した。
この基本波が導波しない導波路６の作製は導波層３作製
時に同時に形成した。ピロリン酸によりプロトン交換を
行い導波層３を形成する際に導波層３として部分的にプ
ロトン交換された部分を形成するために導波層３の幅に
対応したマスク７を用いるが、そのマスク７の形状を図
２に示すように途中から基本波が導波しない程度の幅に
して、プロトン交換を行い基本波は導波しないが第２次
高調波は導波する領域を形成した。本実施例では基本波
が導波しない導波路６の導波層の幅は０．８μｍとし
た。この基本波が導波しない導波路６の領域は分極反転
層ではない。
発生素子を示す。本発明の第１の実施例の構成図を図１
に示す。本発明の実施において、分極反転層を有する誘
電体導波路４を下記のようにして作製した。LiTaO3基板
１上に通常のフォトプロセスとドライエッチングを用い
てTaを周期状にパターンニングした後、Taパターンが形
成されたLiTaO3基板１上に２６０℃、３０分間のプロト
ン交換を行い、Taで覆われていない部分にプロトン交換
層を形成し、５５０℃で１分間熱処理を行い分極反転層
２を形成した。そして、ＨＦ：ＨＦＮ3 ＝１：１の溶液
で２分間ウエットエッチングによりTaを除去し、分極反
転層中にピロリン酸によりプロトン交換を行い導波層３
を形成した。得られた分極反転層を有する誘電体導波路
４は、プロトン交換による幅４μｍ、深さ２μｍ、導波
路長１０ｍｍの導波層３を有し、分極反転層２は周期
３．６μｍ、幅２．１μｍ、深さ１．６μｍで周期的に
形成した。LiTaO3基板上１に形成した分極反転層を有す
る誘電体導波路２の出射端５側に同一基板上にひき続い
て一体化して基本波が導波しない導波路６を形成した。
この基本波が導波しない導波路６の作製は導波層３作製
時に同時に形成した。ピロリン酸によりプロトン交換を
行い導波層３を形成する際に導波層３として部分的にプ
ロトン交換された部分を形成するために導波層３の幅に
対応したマスク７を用いるが、そのマスク７の形状を図
２に示すように途中から基本波が導波しない程度の幅に
して、プロトン交換を行い基本波は導波しないが第２次
高調波は導波する領域を形成した。本実施例では基本波
が導波しない導波路６の導波層の幅は０．８μｍとし
た。この基本波が導波しない導波路６の領域は分極反転
層ではない。
【０００７】本発明の第１の実施例の第２次高調波発生
素子に半導体レーザからの波長８６０ｎｍの出射光を基
本波として入射した。半導体レーザとの光学的な結合に
際しては本第１の実施例の第２次高調波発生素子の光軸
を半導体レーザの光軸から傾けて、本第２次高調波発生
素子の入射端からの反射光が半導体レーザに戻らないよ
うにした。入射パワー３５ｍＷで第２次高調波出力パワ
ーは２ｍＷであったが、基本波の出射パワーは測定限界
以下と小さかった。このときの半導体レーザの相対雑音
強度（ＲＩＮ）は−１４３ｄＢ／Ｈｚと良好であった。
これより、第２次高調波発生素子に入射された基本波は
分極反転層を有する誘電体導波路２において第２次高調
波を発生した後、基本波が導波しない導波路６において
放射モードとなり放射し、第２次高調波発生素子の出射
端面での反射光が半導体レーザに戻っていないことがわ
かった。本例では、出射端に反射防止を施していない
が、より戻り光量を少なくするために、反射防止膜を合
わせて行ってもよい。
素子に半導体レーザからの波長８６０ｎｍの出射光を基
本波として入射した。半導体レーザとの光学的な結合に
際しては本第１の実施例の第２次高調波発生素子の光軸
を半導体レーザの光軸から傾けて、本第２次高調波発生
素子の入射端からの反射光が半導体レーザに戻らないよ
うにした。入射パワー３５ｍＷで第２次高調波出力パワ
ーは２ｍＷであったが、基本波の出射パワーは測定限界
以下と小さかった。このときの半導体レーザの相対雑音
強度（ＲＩＮ）は−１４３ｄＢ／Ｈｚと良好であった。
これより、第２次高調波発生素子に入射された基本波は
分極反転層を有する誘電体導波路２において第２次高調
波を発生した後、基本波が導波しない導波路６において
放射モードとなり放射し、第２次高調波発生素子の出射
端面での反射光が半導体レーザに戻っていないことがわ
かった。本例では、出射端に反射防止を施していない
が、より戻り光量を少なくするために、反射防止膜を合
わせて行ってもよい。
【０００８】本発明の第２の実施例の第２次高調波発生
素子の構成を図３に示す。本実施例は誘電体非線形材料
よりなる導波路の縦方向の光の閉じ込めを装荷層９を用
いて行った場合の実施例である。基板１０上に導波層３
を堆積し、通常の半導体プロセスを用いて装荷層９を形
成するが、そのときにこの誘電体非線形材料よりなる導
波路の出射端１１側に装荷層９の幅の細い部分を形成し
た。本実施例では基本波が導波し第２次高調波を発生し
第２次高調波も導波する第２次高調波発生導波路部１２
の装荷層９幅を４μｍ、基本波が導波しない導波路６部
の装荷層９幅を０．８μｍとした。半導体レーザの出射
光を基本波として入射したところ、第２次高調波は出射
したが、基本波の出射は検出できなかった。基本波が導
波しない導波路６部において基本波が放射モードとなり
放射したものと思われる。このときの半導体レーザのＲ
ＩＮは−１３８ｄＢ／Ｈｚと良好であった。
素子の構成を図３に示す。本実施例は誘電体非線形材料
よりなる導波路の縦方向の光の閉じ込めを装荷層９を用
いて行った場合の実施例である。基板１０上に導波層３
を堆積し、通常の半導体プロセスを用いて装荷層９を形
成するが、そのときにこの誘電体非線形材料よりなる導
波路の出射端１１側に装荷層９の幅の細い部分を形成し
た。本実施例では基本波が導波し第２次高調波を発生し
第２次高調波も導波する第２次高調波発生導波路部１２
の装荷層９幅を４μｍ、基本波が導波しない導波路６部
の装荷層９幅を０．８μｍとした。半導体レーザの出射
光を基本波として入射したところ、第２次高調波は出射
したが、基本波の出射は検出できなかった。基本波が導
波しない導波路６部において基本波が放射モードとなり
放射したものと思われる。このときの半導体レーザのＲ
ＩＮは−１３８ｄＢ／Ｈｚと良好であった。
【０００９】本発明の第３の実施例の第２次高調波発生
素子の構成を図４に示す。本実施例は誘電体非線形材料
よりなる導波路の縦方向の光の閉じ込めを導波層３をリ
ッジ型にエッチングすることによって行った。リッジ型
へのエッチング加工は通常の半導体プロセスを用いて行
った。そのときにこの誘電体非線形材料よりなる導波路
の出射端１１側にリッジ部１３の幅の細い部分を形成し
た。本実施例では基本波が導波し第２次高調波を発生し
第２次高調波も導波する第２次高調波発生導波路部１２
の装荷層９幅を３μｍ、基本波が導波しない導波路６部
の装荷層９幅を０．７μｍとした。半導体レーザの出射
光を基本波として入射したところ、第２次高調波は出射
したが、基本波の出射は検出できなかった。基本波が導
波しない導波路６部において基本波が放射モードとなり
放射したものと思われる。このときの半導体レーザのＲ
ＩＮは−１４０ｄＢ／Ｈｚと良好であった。
素子の構成を図４に示す。本実施例は誘電体非線形材料
よりなる導波路の縦方向の光の閉じ込めを導波層３をリ
ッジ型にエッチングすることによって行った。リッジ型
へのエッチング加工は通常の半導体プロセスを用いて行
った。そのときにこの誘電体非線形材料よりなる導波路
の出射端１１側にリッジ部１３の幅の細い部分を形成し
た。本実施例では基本波が導波し第２次高調波を発生し
第２次高調波も導波する第２次高調波発生導波路部１２
の装荷層９幅を３μｍ、基本波が導波しない導波路６部
の装荷層９幅を０．７μｍとした。半導体レーザの出射
光を基本波として入射したところ、第２次高調波は出射
したが、基本波の出射は検出できなかった。基本波が導
波しない導波路６部において基本波が放射モードとなり
放射したものと思われる。このときの半導体レーザのＲ
ＩＮは−１４０ｄＢ／Ｈｚと良好であった。
【００１０】次に本発明の第４の実施例の第２次高調波
発生装置について説明する。図５には第２次高調波発生
素子としてLiTaO3のｘ板を用いた基板上に形成された本
発明の第１の実施例の第２次高調波発生素子を用い、半
導体レーザ１２と直接結合を行った場合の構成を示す。
図５は上から見た構成図である。本発明の第１の実施例
の第２次高調波発生素子においては、誘電体非線形材料
の材料よりなる第２次高調波発生素子１１としては分極
反転層を有する誘電体導波路４と基本波が導波しない導
波路６から構成され、基本波が導波しない導波路６が導
波路の出射端側に入射した基本波は導波することができ
ないが発生した第２次高調波は導波する領域に対応して
いる。半導体レーザ１２と誘電体非線形材料の材料より
なる第２次高調波発生素子１１の直接結合に際しては、
図６に示すように半導体レーザ１２の光軸に対して約６
度第２次高調波発生素子１１を傾けた。また第２次高調
波発生素子１１の入出射射端面には反射率が０．２％以
下の反射防止膜１３を施した。本発明の第４の実施例の
第２次高調波発生装置の半導体レーザ１２に駆動電流を
１００ｍＡ流したとき第２次高調波として波長４３０ｎ
ｍの出射光が３ｍＷ安定に出力し、この出射光のＲＩＮ
は周波数１０ＭＨｚで測定して−１４３ｄＢ／Ｈｚと良
好であった。
発生装置について説明する。図５には第２次高調波発生
素子としてLiTaO3のｘ板を用いた基板上に形成された本
発明の第１の実施例の第２次高調波発生素子を用い、半
導体レーザ１２と直接結合を行った場合の構成を示す。
図５は上から見た構成図である。本発明の第１の実施例
の第２次高調波発生素子においては、誘電体非線形材料
の材料よりなる第２次高調波発生素子１１としては分極
反転層を有する誘電体導波路４と基本波が導波しない導
波路６から構成され、基本波が導波しない導波路６が導
波路の出射端側に入射した基本波は導波することができ
ないが発生した第２次高調波は導波する領域に対応して
いる。半導体レーザ１２と誘電体非線形材料の材料より
なる第２次高調波発生素子１１の直接結合に際しては、
図６に示すように半導体レーザ１２の光軸に対して約６
度第２次高調波発生素子１１を傾けた。また第２次高調
波発生素子１１の入出射射端面には反射率が０．２％以
下の反射防止膜１３を施した。本発明の第４の実施例の
第２次高調波発生装置の半導体レーザ１２に駆動電流を
１００ｍＡ流したとき第２次高調波として波長４３０ｎ
ｍの出射光が３ｍＷ安定に出力し、この出射光のＲＩＮ
は周波数１０ＭＨｚで測定して−１４３ｄＢ／Ｈｚと良
好であった。
【００１１】本発明の第５の実施例の第２次高調波発生
装置の構成図を図７に示す。図７はは第２次高調波発生
素子としてLiTaO3のＺ板を用いた基板上に形成された本
発明の第１の実施例の第２次高調波発生素子を用い、半
導体レーザ１２とレンズ１４と２分の波長板１５を用い
て行った場合の構成を示す。レンズ１４はコリメートレ
ンズとしてＮＡ＝０．５５のもの、対物レンズとしては
ＮＡ＝０．６のものを用いた。２分の波長板１５は半導
体レーザ１２からの出射光の偏光方向を９０deg 回転す
るために用いた。図７は上から見た構成図である。本発
明の第１の実施例の第２次高調波発生素子においては、
誘電体非線形材料の材料よりなる第２次高調波発生素子
１１としては分極反転層を有する誘電体導波路４と基本
波が導波しない導波路６から構成され、基本波が導波し
ない導波路６が導波路の出射端側に入射した基本波は導
波することができないが発生した第２次高調波は導波す
る領域に対応している。半導体レーザ１２と誘電体非線
形材料の材料よりなる第２次高調波発生素子１１の結合
に際しては、本発明の第５の実施例と同様に半導体レー
ザ１２の光軸に対して約６度第２次高調波発生素子１１
を傾けた。また第２次高調波発生素子１１の入出射射端
面には反射率が０．２％以下の反射防止膜１３を施し
た。本発明の第４の実施例の第２次高調波発生装置の半
導体レーザ１２に駆動電流を１００ｍＡ流したとき第２
次高調波として波長４３０ｎｍの出射光が２．６ｍＷ安
定に出力し、この出射光のＲＩＮは周波数１０ＭＨｚで
測定して−１４２ｄＢ／Ｈｚと良好であった。
装置の構成図を図７に示す。図７はは第２次高調波発生
素子としてLiTaO3のＺ板を用いた基板上に形成された本
発明の第１の実施例の第２次高調波発生素子を用い、半
導体レーザ１２とレンズ１４と２分の波長板１５を用い
て行った場合の構成を示す。レンズ１４はコリメートレ
ンズとしてＮＡ＝０．５５のもの、対物レンズとしては
ＮＡ＝０．６のものを用いた。２分の波長板１５は半導
体レーザ１２からの出射光の偏光方向を９０deg 回転す
るために用いた。図７は上から見た構成図である。本発
明の第１の実施例の第２次高調波発生素子においては、
誘電体非線形材料の材料よりなる第２次高調波発生素子
１１としては分極反転層を有する誘電体導波路４と基本
波が導波しない導波路６から構成され、基本波が導波し
ない導波路６が導波路の出射端側に入射した基本波は導
波することができないが発生した第２次高調波は導波す
る領域に対応している。半導体レーザ１２と誘電体非線
形材料の材料よりなる第２次高調波発生素子１１の結合
に際しては、本発明の第５の実施例と同様に半導体レー
ザ１２の光軸に対して約６度第２次高調波発生素子１１
を傾けた。また第２次高調波発生素子１１の入出射射端
面には反射率が０．２％以下の反射防止膜１３を施し
た。本発明の第４の実施例の第２次高調波発生装置の半
導体レーザ１２に駆動電流を１００ｍＡ流したとき第２
次高調波として波長４３０ｎｍの出射光が２．６ｍＷ安
定に出力し、この出射光のＲＩＮは周波数１０ＭＨｚで
測定して−１４２ｄＢ／Ｈｚと良好であった。
【００１２】本発明の第２次高調波発生装置について第
４，第５の実施例として本発明の第１の実施例で示した
第２次高調波発生素子を用いたものばかり示したが、本
発明の第２、第３の実施例で示した第２次高調波発生素
子を用いたものであっても、そのほかの第２次高調波発
生素子を用いたものであっても本発明の特許請求の範囲
に記載されている内容を満たしていればよい。
４，第５の実施例として本発明の第１の実施例で示した
第２次高調波発生素子を用いたものばかり示したが、本
発明の第２、第３の実施例で示した第２次高調波発生素
子を用いたものであっても、そのほかの第２次高調波発
生素子を用いたものであっても本発明の特許請求の範囲
に記載されている内容を満たしていればよい。
【００１３】本発明の第６の実施例の第２次高調波発生
素子の製造方法について説明する。図８に本第６の実施
例の製造方法で作製した第２次高調波発生素子の構造図
を示す。まず、導波路に導波された基本波と前記導波路
内で発生した第２次高調波の位相整合をとるために誘電
体非線形材料に分極反転層を形成する工程を説明する。
LiTaO3基板１上に通常のフォトプロセスとドライエッチ
ングを用いてTaを周期状にパターンニングした後、Taパ
ターンが形成されたLiTaO3基板１上に２６０℃、３０分
間のプロトン交換を行い、Taで覆われていない部分にプ
ロトン交換層を形成し、５５０℃で１分間熱処理を行い
分極反転層２を形成した。ＨＦ：ＨＦＮ 3 ＝１：１の溶
液で２分間ウエットエッチングにより基板上に残ってい
るTaを除去した。次に前記分極反転層を形成した基板に
３次元的に光が導波する導波層を形成する工程について
説明する。分極反転層中にピロリン酸によりプロトン交
換を行い導波層３を形成した。得られた分極反転層を有
する誘電体導波路４は、プロトン交換による幅４μｍ、
深さ２μｍ、導波路長１０ｍｍの導波層３を有し、分極
反転層２は周期３．６μｍ、幅２．１μｍ、深さ１．６
μｍで周期的に形成した。その後、前記導波路の出射端
側に基本波は吸収して第２次高調波は透過する光学フィ
ルターをターゲットにしてスパッタを行い前記光学フィ
ルター材料よりなる薄膜を基本波を吸収するための吸収
層を形成する工程を行ったが、これについて詳しく説明
する。
素子の製造方法について説明する。図８に本第６の実施
例の製造方法で作製した第２次高調波発生素子の構造図
を示す。まず、導波路に導波された基本波と前記導波路
内で発生した第２次高調波の位相整合をとるために誘電
体非線形材料に分極反転層を形成する工程を説明する。
LiTaO3基板１上に通常のフォトプロセスとドライエッチ
ングを用いてTaを周期状にパターンニングした後、Taパ
ターンが形成されたLiTaO3基板１上に２６０℃、３０分
間のプロトン交換を行い、Taで覆われていない部分にプ
ロトン交換層を形成し、５５０℃で１分間熱処理を行い
分極反転層２を形成した。ＨＦ：ＨＦＮ 3 ＝１：１の溶
液で２分間ウエットエッチングにより基板上に残ってい
るTaを除去した。次に前記分極反転層を形成した基板に
３次元的に光が導波する導波層を形成する工程について
説明する。分極反転層中にピロリン酸によりプロトン交
換を行い導波層３を形成した。得られた分極反転層を有
する誘電体導波路４は、プロトン交換による幅４μｍ、
深さ２μｍ、導波路長１０ｍｍの導波層３を有し、分極
反転層２は周期３．６μｍ、幅２．１μｍ、深さ１．６
μｍで周期的に形成した。その後、前記導波路の出射端
側に基本波は吸収して第２次高調波は透過する光学フィ
ルターをターゲットにしてスパッタを行い前記光学フィ
ルター材料よりなる薄膜を基本波を吸収するための吸収
層を形成する工程を行ったが、これについて詳しく説明
する。
【００１４】図９にこの行程のフローチャートを示す。
前行程までに（ａ）に示すように、分極反転層２とこの
図では見えないが中央部に導波層３を形成した第２次高
調波発生素子が得られている。次に（ｂ）に示すように
通常のフォトリソグラフィーの技術を用いて吸収層１６
のパターンに対応するレジスト１７のパターンニングを
行った。その後、（ｃ）に示すように品番がHOYA B-460
のブルーフィルター１８をターゲットとして通常のＲＦ
スパッタを行い、第２次高調波発生素子にブルーフィル
ター１８の堆積を約５０００Ａの厚さに行った。基板で
ある第２次高調波発生素子の温度は１７０℃で行った。
最後に（ｄ）に示すようにレジスト１７を除去すること
によって、吸収層１６を形成した。本実施例ではターゲ
ットとしてHOYA B-460を用いたが、他のブルーフィルタ
ー例えば、東芝Ｂ−４８ＳやＶ−４２などでもよい。本
実施例の製造方法で作製した第２次高調波発生素子に半
導体レーザを光学的に結合して半導体レーザからの出射
光を基本波として入射した。第２次高調波発生素子の出
射端からは基本波の出射は見られず、第２次高調波のみ
が安定に出射した。この第２次高調波のＲＩＮは測定周
波数１０ＭＨｚで−１３９ｄＢ／Ｈｚと良好だった。
前行程までに（ａ）に示すように、分極反転層２とこの
図では見えないが中央部に導波層３を形成した第２次高
調波発生素子が得られている。次に（ｂ）に示すように
通常のフォトリソグラフィーの技術を用いて吸収層１６
のパターンに対応するレジスト１７のパターンニングを
行った。その後、（ｃ）に示すように品番がHOYA B-460
のブルーフィルター１８をターゲットとして通常のＲＦ
スパッタを行い、第２次高調波発生素子にブルーフィル
ター１８の堆積を約５０００Ａの厚さに行った。基板で
ある第２次高調波発生素子の温度は１７０℃で行った。
最後に（ｄ）に示すようにレジスト１７を除去すること
によって、吸収層１６を形成した。本実施例ではターゲ
ットとしてHOYA B-460を用いたが、他のブルーフィルタ
ー例えば、東芝Ｂ−４８ＳやＶ−４２などでもよい。本
実施例の製造方法で作製した第２次高調波発生素子に半
導体レーザを光学的に結合して半導体レーザからの出射
光を基本波として入射した。第２次高調波発生素子の出
射端からは基本波の出射は見られず、第２次高調波のみ
が安定に出射した。この第２次高調波のＲＩＮは測定周
波数１０ＭＨｚで−１３９ｄＢ／Ｈｚと良好だった。
【００１５】本発明の第７の実施例の第２次高調波発生
素子の製造方法について説明する。本発明の第６の実施
例で述べた第２次高調波発生素子の製造方法の行程にひ
き続き、前記工程により得られた第２次高調波発生素子
と前記第２次高調波発生素子に入射するための基本波を
発生する半導体レーザを光学的に結合する工程として半
導体レーザの直接結合をおこなった。第２次高調波発生
素子の入出射端面には反射防止膜１３を施し、半導体レ
ーザ１２の光軸に対して８deg 傾け最大結合がとれる位
置で固定した。本発明の第７の実施例の第２次高調波発
生装置の半導体レーザ１２に駆動電流を１００ｍＡ流し
たとき第２次高調波として波長４３０ｎｍの出射光が
２．５ｍＷ安定に出力し、この出射光のＲＩＮは周波数
１０ＭＨｚで測定して−１４０ｄＢ／Ｈｚと良好であっ
た。
素子の製造方法について説明する。本発明の第６の実施
例で述べた第２次高調波発生素子の製造方法の行程にひ
き続き、前記工程により得られた第２次高調波発生素子
と前記第２次高調波発生素子に入射するための基本波を
発生する半導体レーザを光学的に結合する工程として半
導体レーザの直接結合をおこなった。第２次高調波発生
素子の入出射端面には反射防止膜１３を施し、半導体レ
ーザ１２の光軸に対して８deg 傾け最大結合がとれる位
置で固定した。本発明の第７の実施例の第２次高調波発
生装置の半導体レーザ１２に駆動電流を１００ｍＡ流し
たとき第２次高調波として波長４３０ｎｍの出射光が
２．５ｍＷ安定に出力し、この出射光のＲＩＮは周波数
１０ＭＨｚで測定して−１４０ｄＢ／Ｈｚと良好であっ
た。
【００１６】
【発明の効果】本発明によって誘電体非線形材料の導波
路よりなる第２次高調波発生素子の出射端からの基本波
の半導体レーザへの反射戻り光を抑制することができ
た。その結果安定な出力が得られる第２次高調波発生装
置が実現できた。
路よりなる第２次高調波発生素子の出射端からの基本波
の半導体レーザへの反射戻り光を抑制することができ
た。その結果安定な出力が得られる第２次高調波発生装
置が実現できた。
【図１】本発明の第１の実施例の第２次高調波発生素子
の構成図
の構成図
【図２】本発明の第１の実施例の第２次高調波発生素子
の製造法を説明するための図
の製造法を説明するための図
【図３】本発明の第２の実施例の第２次高調波発生素子
の構成図
の構成図
【図４】本発明の第３の実施例の第２次高調波発生素子
の構成図
の構成図
【図５】本発明の第４の実施例の第２次高調波発生装置
の構成を上から見た図
の構成を上から見た図
【図６】本発明の第４の実施例の第２次高調波発生装置
の構成を横から見た図
の構成を横から見た図
【図７】本発明の第５の実施例の第２次高調波発生装置
の構成を上から見た図
の構成を上から見た図
【図８】本発明の第６の実施例の第２次高調波発生素子
の製造方法で作製した第２次高調波発生素子の構造図
の製造方法で作製した第２次高調波発生素子の構造図
【図９】本発明の第６の実施例の第２次高調波発生素子
の製造方法のうちの光学フィルターをターゲットにして
スパッタを行い前記光学フィルター材料よりなる薄膜を
基本波を吸収するための吸収層を形成する工程を説明す
るためのフローチャート
の製造方法のうちの光学フィルターをターゲットにして
スパッタを行い前記光学フィルター材料よりなる薄膜を
基本波を吸収するための吸収層を形成する工程を説明す
るためのフローチャート
【図１０】本発明の第７の実施例の第２次高調波発生装
置の製造方法で作製した第２次高調波発生装置の構造図
置の製造方法で作製した第２次高調波発生装置の構造図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/377
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に３次元導波路および基本波と発
生した第２次高調波との位相整合をとるための分極反転
層からなり、 前記３次元導波路の幅を出射端側で狭くすることによ
り、前記３次元 導波路の出射端側に入射した基本波は導
波することができないが発生した第２次高調波は導波す
る領域を形成したことを特徴とする第２次高調波発生素
子。 - 【請求項２】 基板上に３次元導波路、 基本波と発生した第２次高調波との位相整合をとるため
の分極反転層、および 前記３次元導波路の出射端側に形
成した吸収層からなり、 前記吸収層は、前記出射端側の３次元導波路の基本波進
行方向に平行な周囲の面に接する面に形成されると共
に、 入射した基本波は吸収するが発生した第２次高調波
は透過させることを特徴とする第２次高調波発生素子。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の第２次高調波
発生素子と、基本波を発振するための半導体レーザとを
備え、前記半導体レーザから出射した基本波を前記第２
次高調波発生素子に光学的に結合し、第２次高調波を出
射することを特徴とする第２次高調波発生装置。 - 【請求項４】 導波路に導波された基本波と前記導波路
内で発生した第２次高調波の位相整合をとるために誘電
体非線形材料に分極反転層を形成する工程、前記分極反
転層を形成した基板に３次元的に光が導波する導波層を
形成する工程、 前記導波路の出射端側に基本波は吸収して第２次高調波
は透過する光学フィルターをターゲットにしてスパッタ
を行い、前記光学フィルター材料よりなる吸収層を前記
出射端側の導波路の基本波進行方向に平行な周囲の面に
接する面に形成する工程を有し、前記吸収層は入射した
基本波を吸収するが、発生した第２次高調波を透過させ
ることを特徴とする第２次高調波発生素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4268387A JP3052609B2 (ja) | 1992-10-07 | 1992-10-07 | 第２次高調波発生素子および第２次高調波発生装置および第２次高調波発生素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4268387A JP3052609B2 (ja) | 1992-10-07 | 1992-10-07 | 第２次高調波発生素子および第２次高調波発生装置および第２次高調波発生素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06118466A JPH06118466A (ja) | 1994-04-28 |
| JP3052609B2 true JP3052609B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=17457776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4268387A Expired - Fee Related JP3052609B2 (ja) | 1992-10-07 | 1992-10-07 | 第２次高調波発生素子および第２次高調波発生装置および第２次高調波発生素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3052609B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6829080B2 (en) | 2001-04-17 | 2004-12-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical waveguide device and light source and optical apparatus using the same |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04162023A (ja) * | 1990-10-26 | 1992-06-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光波長変換装置およびレーザ光源 |
| JPH04204834A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-27 | Ngk Insulators Ltd | 波長変換装置及び波長変換型レーザ光源装置 |
-
1992
- 1992-10-07 JP JP4268387A patent/JP3052609B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06118466A (ja) | 1994-04-28 |
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