JP3318770B2 - 光導波路型波長変換装置の製造方法 - Google Patents
光導波路型波長変換装置の製造方法Info
- Publication number
- JP3318770B2 JP3318770B2 JP09119792A JP9119792A JP3318770B2 JP 3318770 B2 JP3318770 B2 JP 3318770B2 JP 09119792 A JP09119792 A JP 09119792A JP 9119792 A JP9119792 A JP 9119792A JP 3318770 B2 JP3318770 B2 JP 3318770B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- core
- mode
- ferroelectric substrate
- domain
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- 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
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
- G02F1/377—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
- G02F1/3775—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure with a periodic structure, e.g. domain inversion, for quasi-phase-matching [QPM]
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- 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
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/3558—Poled materials, e.g. with periodic poling; Fabrication of domain inverted structures, e.g. for quasi-phase-matching [QPM]
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- 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
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/3544—Particular phase matching techniques
- G02F1/3548—Quasi phase matching [QPM], e.g. using a periodic domain inverted structure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は特にいわばコア型導波路
による光導波路型波長変換装置とその製造方法に係わ
る。
による光導波路型波長変換装置とその製造方法に係わ
る。
【０００２】
【従来の技術】周波数ωの基本波を導入して２ωの周波
数の第２高調波の光を発生する波長変換装置は、例えば
半導体レーザと組合せることによって例えば近赤外光を
緑色光とする短波長光源として用いることができ、半導
体レーザによって得られる単一波長光の実現可能の波長
範囲の拡大化をはかることができ、これに伴ってレーザ
の利用範囲の拡大化と各技術分野でのレーザ利用の最適
化をはかることができる。
数の第２高調波の光を発生する波長変換装置は、例えば
半導体レーザと組合せることによって例えば近赤外光を
緑色光とする短波長光源として用いることができ、半導
体レーザによって得られる単一波長光の実現可能の波長
範囲の拡大化をはかることができ、これに伴ってレーザ
の利用範囲の拡大化と各技術分野でのレーザ利用の最適
化をはかることができる。
【０００３】例えばこのレーザ光源の短波長化によって
レーザ光を用いた光記録再生、光磁気記録再生等におい
てその記録密度の向上、解像度の向上をはかることがで
きる。
レーザ光を用いた光記録再生、光磁気記録再生等におい
てその記録密度の向上、解像度の向上をはかることがで
きる。
【０００４】この波長変換素子（以下、ＳＨＧ素子とい
う）において、光導波路中に光の閉じ込めを行う光導波
路型ＳＨＧ素子は、バルク型ＳＨＧ素子に比して高効率
化がはかられる。
う）において、光導波路中に光の閉じ込めを行う光導波
路型ＳＨＧ素子は、バルク型ＳＨＧ素子に比して高効率
化がはかられる。
【０００５】さらに、ＳＨＧ素子例えば光導波路型ＳＨ
Ｇ素子において、その光導波路方向に周期的に分極が反
転する分極反転構造いわゆるドメイン反転構造を設け位
相周期を基本波の波長に対応して選定することによって
材料選定の自由度と高出力化がはかられることが知られ
ている。
Ｇ素子において、その光導波路方向に周期的に分極が反
転する分極反転構造いわゆるドメイン反転構造を設け位
相周期を基本波の波長に対応して選定することによって
材料選定の自由度と高出力化がはかられることが知られ
ている。
【０００６】この周期分極反転構造の形成方法として
は、例えばＴｉを強誘電体表面から拡散させる方法（伊
藤弘昌、張英海、稲場文男、第４９回応用物理学会講演
会予稿集９９９、（1988))などの提案がなされている。
は、例えばＴｉを強誘電体表面から拡散させる方法（伊
藤弘昌、張英海、稲場文男、第４９回応用物理学会講演
会予稿集９９９、（1988))などの提案がなされている。
【０００７】このＴｉ拡散法による場合選択的に形成し
ようとする周期分極反転パターンにＴｉ膜を被着し、そ
の後１１００℃程度の加熱を行ってＴｉを強誘電体中に
拡散させるという方法が採られるが、この場合分極反転
領域のピッチに対してその深さが小となり、またその分
極反転領域の断面形状は３角形状となって特に強誘電体
内部における形状の制御性に劣るという問題が生じる。
ようとする周期分極反転パターンにＴｉ膜を被着し、そ
の後１１００℃程度の加熱を行ってＴｉを強誘電体中に
拡散させるという方法が採られるが、この場合分極反転
領域のピッチに対してその深さが小となり、またその分
極反転領域の断面形状は３角形状となって特に強誘電体
内部における形状の制御性に劣るという問題が生じる。
【０００８】したがって安定して波長変換効率の高いＳ
ＨＧ素子を製造しにくいという問題がある。
ＨＧ素子を製造しにくいという問題がある。
【０００９】また、上述したように、その分極反転領域
が特に強誘電体内部で形状制御性に劣ることから、この
ようにして周期分極反転を形成したものにおいては、光
導波路は、できるだけ強誘電体表面においてプロトン交
換法等によって形成するいわゆる２次元或いはチャンネ
ル光導波路構成がとられる。
が特に強誘電体内部で形状制御性に劣ることから、この
ようにして周期分極反転を形成したものにおいては、光
導波路は、できるだけ強誘電体表面においてプロトン交
換法等によって形成するいわゆる２次元或いはチャンネ
ル光導波路構成がとられる。
【００１０】即ち従来は光導波路をコアとしてその周囲
にクラッド層を被着したいわゆるコア型光導波路構成を
採る周期分極反転構造を有する光導波路装置の提案はな
されていない。
にクラッド層を被着したいわゆるコア型光導波路構成を
採る周期分極反転構造を有する光導波路装置の提案はな
されていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の１の目的は、
高い波長変換効率を有する光導波路型波長変換装置を構
成することである。
高い波長変換効率を有する光導波路型波長変換装置を構
成することである。
【００１２】本発明の他の１の目的は、基本波長光源と
の位置合せ精度の緩和、及び結合効率の改善をはかるこ
とができる光導波路型波長変換装置を構成することであ
る。
の位置合せ精度の緩和、及び結合効率の改善をはかるこ
とができる光導波路型波長変換装置を構成することであ
る。
【００１３】本発明の更に他の目的は、高い寸法精度が
要求されないで、安定して高い変換効率を示す光導波路
型波長変換装置を構成することである。
要求されないで、安定して高い変換効率を示す光導波路
型波長変換装置を構成することである。
【００１４】更に本発明の他の目的は、製造の簡易化、
量産性の向上、歩留りの向上をはかることである。
量産性の向上、歩留りの向上をはかることである。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明による光導波路型
波長変換装置の製造方法においては、厚さ方向に単分域
化され、その厚さが３０μｍ以上１００以下とされた強
誘電体基体に、この強誘電体基体の分極方向に第１及び
第２の電極を設け、これら第１及び第２の電極間に、１
ｋＶ／ｍｍ〜１００ｋＶ／ｍｍの電界を印加して分極反
転構造を形成する工程と、強誘電体基体からマルチモー
ド光導波路コアを、その幅を３０μｍ以上１００μｍ以
下として切り出す工程と、マルチモード光導波路コアの
周囲に全面的に、このマルチモード光導波路コアに比し
屈折率が小さい材料よりなるクラッド層を被着する工程
と、マルチモード光導波路の光の入射端及び出射端に被
着したクラッド層を除去する工程とを有し、マルチモー
ド光導波路において、基本波の０次モード導波を行わせ
るようにする。
波長変換装置の製造方法においては、厚さ方向に単分域
化され、その厚さが３０μｍ以上１００以下とされた強
誘電体基体に、この強誘電体基体の分極方向に第１及び
第２の電極を設け、これら第１及び第２の電極間に、１
ｋＶ／ｍｍ〜１００ｋＶ／ｍｍの電界を印加して分極反
転構造を形成する工程と、強誘電体基体からマルチモー
ド光導波路コアを、その幅を３０μｍ以上１００μｍ以
下として切り出す工程と、マルチモード光導波路コアの
周囲に全面的に、このマルチモード光導波路コアに比し
屈折率が小さい材料よりなるクラッド層を被着する工程
と、マルチモード光導波路の光の入射端及び出射端に被
着したクラッド層を除去する工程とを有し、マルチモー
ド光導波路において、基本波の０次モード導波を行わせ
るようにする。
【００１９】更に本発明方法は、上述の製造方法におい
て、横モードがシングルモードの半導体レーザを、マル
チモード光導波路の光の入射端に近接対向させて、機械
的に一体化して配置する工程とを有する。
て、横モードがシングルモードの半導体レーザを、マル
チモード光導波路の光の入射端に近接対向させて、機械
的に一体化して配置する工程とを有する。
【００２０】
【作用】上述したように本発明においては、特にコア型
の波長変換光導波路装置を構成するものであるが、その
光導波路コアをマルチモード光導波路コアとするもので
あり、このようにして、更に、この光導波路を０次モー
ド励振によって導波させることによってコア径の精度を
緩和することができる。即ち、位相整合波長を０次モー
ドに合せた周期の分極反転構造とすることにより、位相
整合波長に対するコア径のマージンすなわち裕度を大幅
に拡大することができる。
の波長変換光導波路装置を構成するものであるが、その
光導波路コアをマルチモード光導波路コアとするもので
あり、このようにして、更に、この光導波路を０次モー
ド励振によって導波させることによってコア径の精度を
緩和することができる。即ち、位相整合波長を０次モー
ドに合せた周期の分極反転構造とすることにより、位相
整合波長に対するコア径のマージンすなわち裕度を大幅
に拡大することができる。
【００２１】これについて説明すると、光導波路の導波
モードの分散曲線は、図５に示す（丸善発行、多田邦
雄、神谷武志共著、光エレクトロニクスの基礎４４５頁
参照）よりなり、マルチモードを示す領域で、０次モー
ドの有効屈折率ｎeff は、強誘電体基体の屈折率、即ち
コア材の屈折率に漸近する。即ち、０次モードの導波を
行わしめるとき、有効屈折率ｎeff が、図５で示される
ようにコア材の高い屈折率に漸近して１次以上の高次モ
ードの導波に比して、緩やかな曲線となり、即ちコアの
寸法精度に対して安定した特性を示し、コア寸法の変換
効率への影響が弱められることになる。
モードの分散曲線は、図５に示す（丸善発行、多田邦
雄、神谷武志共著、光エレクトロニクスの基礎４４５頁
参照）よりなり、マルチモードを示す領域で、０次モー
ドの有効屈折率ｎeff は、強誘電体基体の屈折率、即ち
コア材の屈折率に漸近する。即ち、０次モードの導波を
行わしめるとき、有効屈折率ｎeff が、図５で示される
ようにコア材の高い屈折率に漸近して１次以上の高次モ
ードの導波に比して、緩やかな曲線となり、即ちコアの
寸法精度に対して安定した特性を示し、コア寸法の変換
効率への影響が弱められることになる。
【００２２】したがって歩留りの向上と、安定して所要
の特性を有する高変換効率を有する波長変換光導波路装
置を得ることができることになる。
の特性を有する高変換効率を有する波長変換光導波路装
置を得ることができることになる。
【００２３】また、マルチモード光導波路としたことか
ら、その基本波光源として例えば半導体レーザを用いる
場合においてこの半導体レーザと波長変換光導波路素子
との結合効率の改善をはかることができる。
ら、その基本波光源として例えば半導体レーザを用いる
場合においてこの半導体レーザと波長変換光導波路素子
との結合効率の改善をはかることができる。
【００２４】更に、マルチモード光導波路としたことに
よって、即ちそのコア断面（光入射端の面積）が大とさ
れることによって、基本波光源の例えば半導体レーザと
の位置合せが容易となり、また基本波光の導入量を大
に、したがってその結合効率をより大とすることができ
る。
よって、即ちそのコア断面（光入射端の面積）が大とさ
れることによって、基本波光源の例えば半導体レーザと
の位置合せが容易となり、また基本波光の導入量を大
に、したがってその結合効率をより大とすることができ
る。
【００２５】また、コア型構成としたことによって、本
発明方法によって共通の強誘電体基体６から１回で多数
の波長変換光導波路装置ないしは素子を製造することが
できることから量産性の向上をはかることができる。
発明方法によって共通の強誘電体基体６から１回で多数
の波長変換光導波路装置ないしは素子を製造することが
できることから量産性の向上をはかることができる。
【００２６】そして、このように強誘電体基体６から周
期分極反転構造を有する光導波路コア２を切り出して得
ることができるのは、例えば上述した本発明方法におい
て特定の電圧印加態様によって周期分極反転構造を形成
したことによって強誘電体基体６に深いすなわちその全
厚さにわたって周期分極反転構造が実現されたことによ
る。
期分極反転構造を有する光導波路コア２を切り出して得
ることができるのは、例えば上述した本発明方法におい
て特定の電圧印加態様によって周期分極反転構造を形成
したことによって強誘電体基体６に深いすなわちその全
厚さにわたって周期分極反転構造が実現されたことによ
る。
【００２７】そして、この場合何等結晶劣化を生じるこ
となく分極反転領域の形状を制御性よく形成し得るもの
である。
となく分極反転領域の形状を制御性よく形成し得るもの
である。
【００２８】これは次に述べる理由に因るものと思われ
る。即ち一般的にＬＮ（ＬｉＮｂＯ 3 ）単結晶のよう
な、高電圧を印加すると結晶が破壊される強誘電体材料
においては、結晶破壊が生じない程度の電圧を印加して
も分極反転が生じないとされており、従来は結晶破壊を
生じさせない程度の比較的低い電圧の印加によって分極
反転を生じさせるために、即ち抗電界を下げるために、
高温下において比較的低い電圧、即ち例えば数Ｖ／ｍｍ
〜数百Ｖ／ｍｍ程度の電圧を印加して分極反転を形成し
ていた。
る。即ち一般的にＬＮ（ＬｉＮｂＯ 3 ）単結晶のよう
な、高電圧を印加すると結晶が破壊される強誘電体材料
においては、結晶破壊が生じない程度の電圧を印加して
も分極反転が生じないとされており、従来は結晶破壊を
生じさせない程度の比較的低い電圧の印加によって分極
反転を生じさせるために、即ち抗電界を下げるために、
高温下において比較的低い電圧、即ち例えば数Ｖ／ｍｍ
〜数百Ｖ／ｍｍ程度の電圧を印加して分極反転を形成し
ていた。
【００２９】しかしながら、上述したような結晶破壊
は、電圧印加を行う電極の形状、その電極幅等の例えば
電極の配置位置に依存することが究明された。即ち、こ
のような結晶破壊は電圧効果によるもので、対象とする
強誘電体材料に応じて例えば電極の配置位置を適切に選
定することによって、電極付近に発生する応力を分散さ
せることができ、試料の力学的破壊即ち結晶破壊を生じ
させることなく強誘電体材料の分極反転を行うことがで
きるものと思われる。
は、電圧印加を行う電極の形状、その電極幅等の例えば
電極の配置位置に依存することが究明された。即ち、こ
のような結晶破壊は電圧効果によるもので、対象とする
強誘電体材料に応じて例えば電極の配置位置を適切に選
定することによって、電極付近に発生する応力を分散さ
せることができ、試料の力学的破壊即ち結晶破壊を生じ
させることなく強誘電体材料の分極反転を行うことがで
きるものと思われる。
【００３０】また本発明方法では単分域化された強誘電
体基体６に、その分極方向に第１及び第２の電極２１及
び２２を配置し、これら第１及び第２の電極２１及び２
２間に電圧を印加するものであるが、このとき、強誘電
体基体６の自発分極の向きに対して垂直な方向に生じる
電界成分を小として、圧電効果によって生じる応力の発
生を小とすることによって、結晶歪みや結晶破壊を抑制
することができる。
体基体６に、その分極方向に第１及び第２の電極２１及
び２２を配置し、これら第１及び第２の電極２１及び２
２間に電圧を印加するものであるが、このとき、強誘電
体基体６の自発分極の向きに対して垂直な方向に生じる
電界成分を小として、圧電効果によって生じる応力の発
生を小とすることによって、結晶歪みや結晶破壊を抑制
することができる。
【００３１】即ちこのような電極の配置位置の選定によ
って結晶破壊を抑制し得るため、例えば１５０℃未満の
温度下という低い温度状態でも、１ｋＶ／ｍｍ〜１００
ｋＶ／ｍｍという大なる電圧を印加することによって形
状の制御性よく、また強誘電体表面の汚染や、熱による
イオン電流の発生を回避して、これによる結晶性の劣化
を生じることなく分極反転を形成することができる。
って結晶破壊を抑制し得るため、例えば１５０℃未満の
温度下という低い温度状態でも、１ｋＶ／ｍｍ〜１００
ｋＶ／ｍｍという大なる電圧を印加することによって形
状の制御性よく、また強誘電体表面の汚染や、熱による
イオン電流の発生を回避して、これによる結晶性の劣化
を生じることなく分極反転を形成することができる。
【００３２】
【実施例】本発明による光導波路型波長変換素子とその
製造方法の実施例について説明する。
製造方法の実施例について説明する。
【００３３】本発明においては、図３に示すように単分
域化された厚さが３０〜１００μｍの板状強誘電体基体
６を用意する。
域化された厚さが３０〜１００μｍの板状強誘電体基体
６を用意する。
【００３４】この基体６の強誘電体材料としては例えば
ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4 ）、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ3 ）、Ｌ
ｉＴａＯ3 等の非線形光学材料の単結晶体例えばＬＮ単
結晶体によって形成する。
ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4 ）、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ3 ）、Ｌ
ｉＴａＯ3 等の非線形光学材料の単結晶体例えばＬＮ単
結晶体によって形成する。
【００３５】また、この強誘電体基体６の単分域化は、
例えばそのキュリー温度直下の例えば１２００℃程度ま
で昇温して一定の方向に外部直流電圧を全面的に印加す
ることによって全面的にｃ軸方向に揃えることによって
行われる。
例えばそのキュリー温度直下の例えば１２００℃程度ま
で昇温して一定の方向に外部直流電圧を全面的に印加す
ることによって全面的にｃ軸方向に揃えることによって
行われる。
【００３６】そして、周期分極反転構造３の形成は、図
４にその略線的拡大斜視図を示すように、厚さ方向にｃ
軸方向を有し、分極方向をｄで示す全面的に単分域化さ
れた例えば強誘電体基体６に対し、その分極の正側の主
面６Ｓ上にＡｌ等よりなる第１の電極２１を例えば蒸
着、スパッタリング等により被着した後、これを例えば
櫛状パターンに最終的に得る分極反転構造のピッチ及び
幅に対応するピッチＰ及び幅Ｗのパターンにパターニン
グする。
４にその略線的拡大斜視図を示すように、厚さ方向にｃ
軸方向を有し、分極方向をｄで示す全面的に単分域化さ
れた例えば強誘電体基体６に対し、その分極の正側の主
面６Ｓ上にＡｌ等よりなる第１の電極２１を例えば蒸
着、スパッタリング等により被着した後、これを例えば
櫛状パターンに最終的に得る分極反転構造のピッチ及び
幅に対応するピッチＰ及び幅Ｗのパターンにパターニン
グする。
【００３７】また、強誘電体基体６の他方の主面６Ｒ、
即ち分極の負側にも全面的にＡｌ等よりなる第２の電極
２２を被着するか、同様に第１の電極２１と同パターン
を有しそのパターン各部が第１の電極２１の対応する部
分と正対するように形成して両第１及び第２の電極２１
及び２２によって強誘電体基体６を挟み込むようにす
る。
即ち分極の負側にも全面的にＡｌ等よりなる第２の電極
２２を被着するか、同様に第１の電極２１と同パターン
を有しそのパターン各部が第１の電極２１の対応する部
分と正対するように形成して両第１及び第２の電極２１
及び２２によって強誘電体基体６を挟み込むようにす
る。
【００３８】そして、３００℃以下望ましくは１５０℃
未満の例えば室温において分極の正側すなわち第１の電
極側を正電位、分極の負側すなわち第２の電極側２２を
負電位として電源２５によって電圧印加を行い、両電極
２１及び２２間に１ｋＶ／ｍｍ〜１００ｋＶ／ｍｍ例え
ば２．６ｋＶ／ｍｍの一定時間の直流例えばパルス幅１
μｓｅｃ〜数分のパルス、例えば１００μｓｅｃをもっ
て１０〜１００パルスの電圧を印加する。
未満の例えば室温において分極の正側すなわち第１の電
極側を正電位、分極の負側すなわち第２の電極側２２を
負電位として電源２５によって電圧印加を行い、両電極
２１及び２２間に１ｋＶ／ｍｍ〜１００ｋＶ／ｍｍ例え
ば２．６ｋＶ／ｍｍの一定時間の直流例えばパルス幅１
μｓｅｃ〜数分のパルス、例えば１００μｓｅｃをもっ
て１０〜１００パルスの電圧を印加する。
【００３９】この櫛歯パターンのピッチＰは例えば１０
μｍ、幅Ｗは５μｍに選定し得る。このとき、結晶破壊
を生じることなく図３Ａに示すように強誘電体基体６に
全厚みにわたって分極反転領域が形成され、面方向に周
期的に分極が反転する周期分極反転構造３を形成するこ
とができた。
μｍ、幅Ｗは５μｍに選定し得る。このとき、結晶破壊
を生じることなく図３Ａに示すように強誘電体基体６に
全厚みにわたって分極反転領域が形成され、面方向に周
期的に分極が反転する周期分極反転構造３を形成するこ
とができた。
【００４０】この場合、電極２１の櫛歯パターン部に周
期分極反転構造３が形成されることから、この部分を図
３Ａで示した周期分極反転構造３を有する強誘電体基体
６として即ちこの部分を次に述べる光導波路コアの切り
出し部分とする。
期分極反転構造３が形成されることから、この部分を図
３Ａで示した周期分極反転構造３を有する強誘電体基体
６として即ちこの部分を次に述べる光導波路コアの切り
出し部分とする。
【００４１】次に、図３Ａ中破線ａ1 ，ａ2 ，ａ3 ‥‥
に示す面に沿ってストライプ状に、分極反転構造３の反
転領域の横切る方向に幅３０〜１００μｍをもって図３
Ｂに示す光導波路コア２を切り出して、その周面を研磨
する。そしてその周囲に図１に示すように、クラッド層
１すなわち光導波路型コア３に比して屈折率の小さいク
ラッド層例えばＳｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 等を蒸着、スパッ
タ、ＣＶＤ（化学的気相成長）、塗布等によって２００
０Å以上の厚さに被着して、本発明によるコア型の光導
波路型波長変換装置ないしは素子４を多数本、１つの強
誘電体基体６から得る。そして、光導波路コア２の両端
面を研磨して、光入射端及び出射端２ｉ及び２ｏとす
る。
に示す面に沿ってストライプ状に、分極反転構造３の反
転領域の横切る方向に幅３０〜１００μｍをもって図３
Ｂに示す光導波路コア２を切り出して、その周面を研磨
する。そしてその周囲に図１に示すように、クラッド層
１すなわち光導波路型コア３に比して屈折率の小さいク
ラッド層例えばＳｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 等を蒸着、スパッ
タ、ＣＶＤ（化学的気相成長）、塗布等によって２００
０Å以上の厚さに被着して、本発明によるコア型の光導
波路型波長変換装置ないしは素子４を多数本、１つの強
誘電体基体６から得る。そして、光導波路コア２の両端
面を研磨して、光入射端及び出射端２ｉ及び２ｏとす
る。
【００４２】この場合、この両端２ｉ及び２ｏには必要
に応じて反射防止膜を形成する。
に応じて反射防止膜を形成する。
【００４３】そして、このようにしてコア径、この例で
は各辺が３０〜１００μｍの角型断面を有する柱状のマ
ルチモードの光導波路装置ないしは素子４を構成する。
は各辺が３０〜１００μｍの角型断面を有する柱状のマ
ルチモードの光導波路装置ないしは素子４を構成する。
【００４４】このようにコア径ないしはコアの角形断面
の各辺を３０μｍ〜１００μｍとするのは、３０μｍ以
上とするときマルチモードの導波路が構成できること、
更にその基本波光源としての例えば半導体レーザとの光
学的結合の位置合せを容易にかつ高い入射効率をもって
結合できることにあり、１００μｍ以下とするのはこれ
を超えるときは、光のとじ込め効果に問題が生じて来る
ことにある。
の各辺を３０μｍ〜１００μｍとするのは、３０μｍ以
上とするときマルチモードの導波路が構成できること、
更にその基本波光源としての例えば半導体レーザとの光
学的結合の位置合せを容易にかつ高い入射効率をもって
結合できることにあり、１００μｍ以下とするのはこれ
を超えるときは、光のとじ込め効果に問題が生じて来る
ことにある。
【００４５】このようにして構成した光導波路コア型波
長変換素子に対してその基本波光源の例えば半導体レー
ザを一体化して短波長光源とすることができる。
長変換素子に対してその基本波光源の例えば半導体レー
ザを一体化して短波長光源とすることができる。
【００４６】この場合の一例を図２を参照して説明す
る。この例においては、共通の基板３１上にサブマウン
ト３２例えばＣｕより成るヒートシンクを設けて、これ
の上に半導体レーザ５、即ちレーザチップを配置し、そ
の発光端５ａに対向してコア型の本発明による光導波路
型波長変換素子４を取付ける。
る。この例においては、共通の基板３１上にサブマウン
ト３２例えばＣｕより成るヒートシンクを設けて、これ
の上に半導体レーザ５、即ちレーザチップを配置し、そ
の発光端５ａに対向してコア型の本発明による光導波路
型波長変換素子４を取付ける。
【００４７】半導体レーザ５は、縦モード即ち発振波長
についてはシングルモードであるか、マルチモードであ
るかを問わないものであって、使用態様目的に応じて選
定するが、横モード即ち電界分布についてはシングルモ
ードを用い、半導体レーザ５の発光端５ａと、波長変換
素子４の光入射端２ｉとの間隔及び位置関係を選定する
ことによって光導波路コア２が、０次モード導波される
ようにする。
についてはシングルモードであるか、マルチモードであ
るかを問わないものであって、使用態様目的に応じて選
定するが、横モード即ち電界分布についてはシングルモ
ードを用い、半導体レーザ５の発光端５ａと、波長変換
素子４の光入射端２ｉとの間隔及び位置関係を選定する
ことによって光導波路コア２が、０次モード導波される
ようにする。
【００４８】このことについて図６を参照して定性的に
説明する。図６中Ａ図は、半導体レーザ５と導波路コア
２との位置関係を模式的に示したもので、Ｂ図は、光導
波路コア２の入射端の光強度分布を示し、Ｃ図は光導波
路コア２の導波モードの界分布を示したもので、各Ａ〜
Ｃにおいて添字１を付したものが、半導体レーザ５と光
導波路コア２の入射端２ｉを極く接近させた場合、添字
２は、これより少し離間させた場合、添字３は更にこれ
より稍離した場合を示したものである。
説明する。図６中Ａ図は、半導体レーザ５と導波路コア
２との位置関係を模式的に示したもので、Ｂ図は、光導
波路コア２の入射端の光強度分布を示し、Ｃ図は光導波
路コア２の導波モードの界分布を示したもので、各Ａ〜
Ｃにおいて添字１を付したものが、半導体レーザ５と光
導波路コア２の入射端２ｉを極く接近させた場合、添字
２は、これより少し離間させた場合、添字３は更にこれ
より稍離した場合を示したものである。
【００４９】このように、半導体レーザ５とコア２とを
図６Ａ1 に示すように余り接近させると、コア２の入射
端には、極く局部的に光が入射することになり、図６Ｂ
1 で示すように、図６Ｃ1 で示す高次モードの界分布に
近い光強度分布となることによって高次モードが立ち易
く、これに比し図６Ａ2 のように少し離れると図６Ｃ 2
のように１次モードが生じ易くなり、図６Ａ3 のように
所要の間隔ｄｉを保持させるときは、図６Ｂ3 で示すよ
うに、コア２の入射端２ｉに中心部にピークを有するい
わば正規分布、したがって０次モードの界分布に近い分
布とすることができることによって光導波路コアは０次
モードの界分布による導波がなされる。
図６Ａ1 に示すように余り接近させると、コア２の入射
端には、極く局部的に光が入射することになり、図６Ｂ
1 で示すように、図６Ｃ1 で示す高次モードの界分布に
近い光強度分布となることによって高次モードが立ち易
く、これに比し図６Ａ2 のように少し離れると図６Ｃ 2
のように１次モードが生じ易くなり、図６Ａ3 のように
所要の間隔ｄｉを保持させるときは、図６Ｂ3 で示すよ
うに、コア２の入射端２ｉに中心部にピークを有するい
わば正規分布、したがって０次モードの界分布に近い分
布とすることができることによって光導波路コアは０次
モードの界分布による導波がなされる。
【００５０】そして、この０次モード導波を行うための
半導体レーザ５と光導波路コア２との間隔ｄｉは、半導
体レーザ５の出射角αが１４°程度で、コア径（幅）が
５０μｍとするｄｉ≒１００μｍで０次モード励振がな
される。
半導体レーザ５と光導波路コア２との間隔ｄｉは、半導
体レーザ５の出射角αが１４°程度で、コア径（幅）が
５０μｍとするｄｉ≒１００μｍで０次モード励振がな
される。
【００５１】尚、上述した例では、分極反転構造の分極
方向、即ちＣ軸方向を基体６の厚さ方向とするｚ板を用
いた場合であるが、これらを基体６の板面に沿う方向と
するｘ板を用いることもできるなど、図示の例に限らず
種々の構成を採り得る。
方向、即ちＣ軸方向を基体６の厚さ方向とするｚ板を用
いた場合であるが、これらを基体６の板面に沿う方向と
するｘ板を用いることもできるなど、図示の例に限らず
種々の構成を採り得る。
【００５２】
【発明の効果】上述したように本発明においては、特に
コア型の波長変換光導波路装置を構成するものである
が、その光導波路コアをマルチモード光導波路コアとし
たことにより、更に、この光導波路を０次モード励振に
よって導波させることによってコア径の精度を緩和する
ことができるので、位相整合波長を０次モードに合せた
周期の分極反転構造とすることにより位相整合波長に対
するコア径のマージンすなわち裕度を大幅に拡大するこ
とができる。
コア型の波長変換光導波路装置を構成するものである
が、その光導波路コアをマルチモード光導波路コアとし
たことにより、更に、この光導波路を０次モード励振に
よって導波させることによってコア径の精度を緩和する
ことができるので、位相整合波長を０次モードに合せた
周期の分極反転構造とすることにより位相整合波長に対
するコア径のマージンすなわち裕度を大幅に拡大するこ
とができる。
【００５３】したがって歩留りの向上と、安定して所要
の特性を有する高変換効率を有する波長変換光導波路装
置を得ることができる。また、マルチモード光導波路と
したことから、その基本波光源として例えば半導体レー
ザを用いる場合においてこの半導体レーザと波長変換光
導波路素子との結合効率の改善をはかることができる。
の特性を有する高変換効率を有する波長変換光導波路装
置を得ることができる。また、マルチモード光導波路と
したことから、その基本波光源として例えば半導体レー
ザを用いる場合においてこの半導体レーザと波長変換光
導波路素子との結合効率の改善をはかることができる。
【００５４】更に、マルチモード光導波路としたこきに
よって即ちそのコア断面（光入射端の面積）が大とされ
ることによって基本波光源の例えば半導体レーザとの位
置合せが容易となり、また基本波光の導入量を大に、し
たがってその結合効率をより大とすることができる。
よって即ちそのコア断面（光入射端の面積）が大とされ
ることによって基本波光源の例えば半導体レーザとの位
置合せが容易となり、また基本波光の導入量を大に、し
たがってその結合効率をより大とすることができる。
【００５５】また、コア型構成としたことによって、本
発明方法によって共通の強誘電体基体６から１回で多数
の波長変換光導波路装置ないしは素子を製造することが
できることから量産性の向上をはかることができる。
発明方法によって共通の強誘電体基体６から１回で多数
の波長変換光導波路装置ないしは素子を製造することが
できることから量産性の向上をはかることができる。
【図１】本発明による光導波路型波長変換素子の一例の
略線的拡大斜視図である。
略線的拡大斜視図である。
【図２】本発明による光導波路型波長変換装置の一例の
略線的拡大断面図である。
略線的拡大断面図である。
【図３】本発明製造方法の一例の工程図である。
【図４】本発明方法の一例の説明に供する工程の斜視図
である。
である。
【図５】導波モードの分散曲線図である。
【図６】基本波光源と本発明による光導波路型波長変換
素子との位置関係による導波モードの説明図である。
素子との位置関係による導波モードの説明図である。
１ クラッド層 ２ 光導波路コア ３ 周期分極反転構造 ５ 半導体レーザ ６ 強誘電体基体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−15833（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−15627（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−18802（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−177824（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−42131（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/35 - 1/39 G02B 6/12 - 6/13 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (2)
- 【請求項１】 厚さ方向に単分域化され、その厚さが３
０μｍ以上１００μｍ以下とされた強誘電体基体に、上
記強誘電体基体の分極方向に第１及び第２の電極を設
け、上記第１及び第２の電極間に、１ｋＶ／ｍｍ〜１０
０ｋＶ／ｍｍの電界を印加して分極反転構造を形成する
工程と、 上記強誘電体基体からマルチモード光導波路コアを、そ
の幅を３０μｍ以上１００μｍ以下として切り出す工程
と、 上記マルチモード光導波路コアの周囲に全面的に、上記
マルチモード光導波路コアに比し屈折率が小さい材料よ
りなるクラッド層を被着する工程と、 上記マルチモード光導波路の光の入射端及び出射端に被
着した上記クラッド層を除去する工程とを有し、 上記マルチモード光導波路において、基本波の０次モー
ド導波を行わせるようにしたことを特徴とする光導波路
型波長変換装置の製造方法。 - 【請求項２】 横モードがシングルモードの半導体レー
ザを、上記マルチモード光導波路の光の入射端に近接対
向させて、機械的に一体化して配置する工程とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光導波路型波長変換
装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09119792A JP3318770B2 (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 光導波路型波長変換装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09119792A JP3318770B2 (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 光導波路型波長変換装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05289133A JPH05289133A (ja) | 1993-11-05 |
| JP3318770B2 true JP3318770B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=14019724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09119792A Expired - Fee Related JP3318770B2 (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 光導波路型波長変換装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3318770B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| 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 |
| US8705165B2 (en) | 2008-09-26 | 2014-04-22 | Mitsubishi Electric Corporation | Optical wavelength conversion element, wavelength conversion laser device, and image display device |
| JP6131552B2 (ja) * | 2012-09-24 | 2017-05-24 | 沖電気工業株式会社 | 波長変換素子及びその製造方法 |
| JP2018005034A (ja) * | 2016-07-05 | 2018-01-11 | 株式会社島津製作所 | レーザ装置及び波長変換素子 |
-
1992
- 1992-04-10 JP JP09119792A patent/JP3318770B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05289133A (ja) | 1993-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mizuuchi et al. | Generation of ultraviolet light by frequency doubling of a red laser diode in a first-order periodically poled bulk LiTaO 3 | |
| US5838702A (en) | Method of electrically controlling regions of ferroelectric polarization domains in solid state bodies | |
| US5193023A (en) | Method of controlling the domain of a nonlinear ferroelectric optics substrate | |
| US5652674A (en) | Method for manufacturing domain-inverted region, optical wavelength conversion device utilizing such domain-inverted region and method for fabricating such device | |
| Mizuuchi et al. | Harmonic blue light generation in bulk periodically poled LiTaO3 | |
| US5615041A (en) | Fabrication of patterned poled dielectric structures and devices | |
| Harada et al. | Bulk periodically poled MgO‐LiNbO3 by corona discharge method | |
| EP0532969B1 (en) | Process for fabricating an optical device for generating a second harmonic optical beam | |
| US5570225A (en) | Fabrication of ferroelectric domain reversals | |
| US5415743A (en) | Fabrication of ferroelectric domain reversals | |
| JP3059080B2 (ja) | 分極反転領域の製造方法ならびにそれを利用した光波長変換素子及び短波長光源 | |
| JP3199305B2 (ja) | 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 | |
| JP2002250949A (ja) | 光導波路素子、光波長変換素子および光導波路素子の製造方法 | |
| US5521750A (en) | Process for forming proton exchange layer and wavelength converting element | |
| US20040207903A1 (en) | Electric field poling of ferroelectric materials | |
| JP3318770B2 (ja) | 光導波路型波長変換装置の製造方法 | |
| JPH0419719A (ja) | 非線形強誘電体光学材料に対するドメイン制御方法 | |
| JP3332363B2 (ja) | 分極反転領域の製造方法ならびにそれを利用した光波長変換素子及びその製造方法 | |
| JP3303346B2 (ja) | ニオブ酸リチウム及びタンタル酸リチウムの分極制御方法とこれによる光導波路デバイスの製造方法及び光導波路デバイス | |
| JP3277515B2 (ja) | 分極反転制御方法 | |
| JPH05289132A (ja) | 半導体レーザ光源一体型光導波路装置とその製造方法 | |
| JP2899345B2 (ja) | 光学装置 | |
| JPH05289134A (ja) | 非線形光学装置の製造方法 | |
| JP2002040500A (ja) | 光波長変換素子およびその作製方法 | |
| JP3883613B2 (ja) | 電気光学素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080621 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090621 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |