JPH0517295A - ドメイン反転処理が施されたニオブ酸リチウム単結晶薄膜 - Google Patents
ドメイン反転処理が施されたニオブ酸リチウム単結晶薄膜Info
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- JPH0517295A JPH0517295A JP3191221A JP19122191A JPH0517295A JP H0517295 A JPH0517295 A JP H0517295A JP 3191221 A JP3191221 A JP 3191221A JP 19122191 A JP19122191 A JP 19122191A JP H0517295 A JPH0517295 A JP H0517295A
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- lithium niobate
- niobate single
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Abstract
(57)【要約】
【目的】薄膜導波路型第２高調波発生素子を始めとし
て、各種の光学材料に好適なドメイン反転処理が施され
てなるニオブ酸リチウム単結晶薄膜を提供する。 【構成】タンタル酸リチウム基板上に格子整合され、周
期毎に結晶軸方向に分極が反転されるようにドメイン反
転処理が施されたニオブ酸リチウム単結晶薄膜である。
て、各種の光学材料に好適なドメイン反転処理が施され
てなるニオブ酸リチウム単結晶薄膜を提供する。 【構成】タンタル酸リチウム基板上に格子整合され、周
期毎に結晶軸方向に分極が反転されるようにドメイン反
転処理が施されたニオブ酸リチウム単結晶薄膜である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜導波路型第２高調
波発生素子を始めとして、各種の光学材料に好適なドメ
イン反転処理が施されてなるニオブ酸リチウム単結晶薄
膜に関する。
波発生素子を始めとして、各種の光学材料に好適なドメ
イン反転処理が施されてなるニオブ酸リチウム単結晶薄
膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光応用技術の進展に伴ってレ−ザ
光源の短波長化が要求されている。レ−ザ光源の短波長
化により記録密度や感光感度を向上させ、これによって
光ディスク、レ−ザプリンタ等を始めとしてより一層光
機器分野への利用範囲が拡大される。
光源の短波長化が要求されている。レ−ザ光源の短波長
化により記録密度や感光感度を向上させ、これによって
光ディスク、レ−ザプリンタ等を始めとしてより一層光
機器分野への利用範囲が拡大される。
【０００３】このため、入射するレ−ザ光の波長を１／
２に変換できる第２高調波発生（ＳＨＧ）素子の研究が
行われて来た。かかる第２高調波発生（ＳＨＧ）素子と
して、非線型光学結晶のバルク単結晶が用いられて来た
が数ｍＷ〜数十ｍＷの低い光源出力で高い変換効率を得
る必要から薄膜導波路型のＳＨＧ素子が必要となってき
た。
２に変換できる第２高調波発生（ＳＨＧ）素子の研究が
行われて来た。かかる第２高調波発生（ＳＨＧ）素子と
して、非線型光学結晶のバルク単結晶が用いられて来た
が数ｍＷ〜数十ｍＷの低い光源出力で高い変換効率を得
る必要から薄膜導波路型のＳＨＧ素子が必要となってき
た。
【０００４】このような薄膜導波路型ＳＨＧ素子用の非
線形光学材料としては、例えばニオブ酸リチウム単結晶
バルクにＴｉ等の異種元素を拡散させて屈折率を変化さ
せた層を導波路としたものやタンタル酸リチウム基板上
にニオブ酸リチウム単結晶薄膜を導波路としたものなど
が知られている。
線形光学材料としては、例えばニオブ酸リチウム単結晶
バルクにＴｉ等の異種元素を拡散させて屈折率を変化さ
せた層を導波路としたものやタンタル酸リチウム基板上
にニオブ酸リチウム単結晶薄膜を導波路としたものなど
が知られている。
【０００５】このような導波路にレ−ザ光を入射させる
とＳＨＧは発生するが、レ−ザ光と高周波との干渉によ
りＳＨＧ光は導波路伝播に伴って次式で与えられる干渉
距離（コヒ−レンス長）ｌｃごとに極大極小を繰り返す
こととなる。 ｌｃ＝（２ｎ＋１）λｆ／４（ｎｆ−ｎＳＨ） 式中、添字ｆ及びＳＨはそれぞれ基本波及び高調波成分
をλは波長、ｎは屈折率を示す。
とＳＨＧは発生するが、レ−ザ光と高周波との干渉によ
りＳＨＧ光は導波路伝播に伴って次式で与えられる干渉
距離（コヒ−レンス長）ｌｃごとに極大極小を繰り返す
こととなる。 ｌｃ＝（２ｎ＋１）λｆ／４（ｎｆ−ｎＳＨ） 式中、添字ｆ及びＳＨはそれぞれ基本波及び高調波成分
をλは波長、ｎは屈折率を示す。
【０００６】したがって、ｌｃ毎に分極波の符号を交互
に反転させることによりＳＨＧ光の出力は打消がなくな
り、逆に加合せが生じ、ＳＨＧの出力は加算される結果
大きな変換効率を得ることができる。このｌｃ毎に分極
反転させたドメイン反転の理論は１９６２年頃より提案
され、１９８８年頃よりＳＨＧの出力強度を高めるため
にドメイン反転処理が利用されるようになった。
に反転させることによりＳＨＧ光の出力は打消がなくな
り、逆に加合せが生じ、ＳＨＧの出力は加算される結果
大きな変換効率を得ることができる。このｌｃ毎に分極
反転させたドメイン反転の理論は１９６２年頃より提案
され、１９８８年頃よりＳＨＧの出力強度を高めるため
にドメイン反転処理が利用されるようになった。
【０００７】非線形光学材料基板上にドメイン反転構造
部を設け、この上に光導波路を設けてチェレンコフ放射
による第２高周波発生素子が提案されている（例えば特
願平２−９３６２４号公報参考）。しかし、チェレンコ
フ放射型第２高調波発生素子では変換されたビ−ムは、
基板内方向に放射され、ビ−ムスポット形状は例えば三
日月状スポットという特異な形状をしているため、これ
を光ディスやレ−ザプリンタの光源として使用する場合
にはチェレンコフ放射光を回折限界まで絞りこまなけれ
ばならないが、現在この目的に適したレンズが実用化さ
れていないためチェレンコフ放射型のＳＨＧ発生素子は
未だ実用的ではない。
部を設け、この上に光導波路を設けてチェレンコフ放射
による第２高周波発生素子が提案されている（例えば特
願平２−９３６２４号公報参考）。しかし、チェレンコ
フ放射型第２高調波発生素子では変換されたビ−ムは、
基板内方向に放射され、ビ−ムスポット形状は例えば三
日月状スポットという特異な形状をしているため、これ
を光ディスやレ−ザプリンタの光源として使用する場合
にはチェレンコフ放射光を回折限界まで絞りこまなけれ
ばならないが、現在この目的に適したレンズが実用化さ
れていないためチェレンコフ放射型のＳＨＧ発生素子は
未だ実用的ではない。
【０００８】これに対して、その導波路にドメイン反転
処理を施すことによって、高効率で円形もしくは楕円形
のビ−ムスポット形状の出力を得るようにした第２高調
波発生素子が提案されている。しかし、導波路にドメイ
ン反転処理を施す手段として、例えばニオブ酸リチウム
単結晶バルクにＴｉを拡散させたり、プロトン交換を行
って導波路を作成すると、ニオブ酸リチウムの結晶構造
が変化してニオブ酸リチウム結晶構造ではなくなり、し
たがって必然的に非線形光学特性が変化し、非線形分極
テンソルの値が小さくなり、非線形光学特性が低下する
という欠点があった。
処理を施すことによって、高効率で円形もしくは楕円形
のビ−ムスポット形状の出力を得るようにした第２高調
波発生素子が提案されている。しかし、導波路にドメイ
ン反転処理を施す手段として、例えばニオブ酸リチウム
単結晶バルクにＴｉを拡散させたり、プロトン交換を行
って導波路を作成すると、ニオブ酸リチウムの結晶構造
が変化してニオブ酸リチウム結晶構造ではなくなり、し
たがって必然的に非線形光学特性が変化し、非線形分極
テンソルの値が小さくなり、非線形光学特性が低下する
という欠点があった。
【０００９】
【解決しようとする課題】本発明は、上記の点を改良
し、高調波のビ−ムスポット形状の良好な、かつ、出力
の大きい第２高調波発生素子を提供すべく種々検討した
結果、タンタル酸リチウム基板上に格子整合されたニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜よりなる導波路を分極反転した
ニオブ酸リチウム単結晶薄膜が上記目的を達成すること
を見出し、本発明を完成したもので、本発明の目的は、
薄膜導波路型第２高調波発生素子を始めとして、各種の
光学材料に好適なドメイン反転処理が施されてなるニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜を提供するにある。
し、高調波のビ−ムスポット形状の良好な、かつ、出力
の大きい第２高調波発生素子を提供すべく種々検討した
結果、タンタル酸リチウム基板上に格子整合されたニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜よりなる導波路を分極反転した
ニオブ酸リチウム単結晶薄膜が上記目的を達成すること
を見出し、本発明を完成したもので、本発明の目的は、
薄膜導波路型第２高調波発生素子を始めとして、各種の
光学材料に好適なドメイン反転処理が施されてなるニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜を提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、タンタ
ル酸リチウム基板上に格子整合され、周期毎に結晶軸方
向に分極が反転されるようにドメイン反転処理が施され
たニオブ酸リチウム単結晶薄膜である。すなわち、タン
タル酸リチウム基板上に格子整合されたニオブ酸リチウ
ム単結晶薄膜は、次の一般式（Ｉ）の条件を満足するよ
うに、周期毎に結晶軸方向に分極が反転されている。 （２ｍ＋１)λｆ／４(ｎｆ−ｎＳＨＧ） （Ｉ） 式中、ｎｆは基本波長光における実効屈折率、ｎＳＨＧ
は第２高調波光における実効屈折率であり、ｍは整数で
ある。
ル酸リチウム基板上に格子整合され、周期毎に結晶軸方
向に分極が反転されるようにドメイン反転処理が施され
たニオブ酸リチウム単結晶薄膜である。すなわち、タン
タル酸リチウム基板上に格子整合されたニオブ酸リチウ
ム単結晶薄膜は、次の一般式（Ｉ）の条件を満足するよ
うに、周期毎に結晶軸方向に分極が反転されている。 （２ｍ＋１)λｆ／４(ｎｆ−ｎＳＨＧ） （Ｉ） 式中、ｎｆは基本波長光における実効屈折率、ｎＳＨＧ
は第２高調波光における実効屈折率であり、ｍは整数で
ある。
【００１１】本発明においてはニオブ酸リチウム単結晶
薄膜はタンタル酸リチウム基板上に形成されているの
で、従来のニオブ酸リチウム基板にプロトン拡散させて
得た導波路やニオブ酸リチウム基板にＴｉ拡散させて得
た導波路より非線形光学特性に優れており、しかも、ニ
オブ酸リチウム単結晶薄膜はタンタル酸リチウムと格子
整合されているので、ニオブ酸リチウム膜の結晶性、伝
播損失の低減が期待され、更に、良質の膜が厚い膜厚で
形成される。更に、ニオブ酸リチウムの非線形分極テン
ソルの値はニオブ酸リチウムバルクと同じ値であるので
ＳＨＧ変換効率の向上が期待できる。
薄膜はタンタル酸リチウム基板上に形成されているの
で、従来のニオブ酸リチウム基板にプロトン拡散させて
得た導波路やニオブ酸リチウム基板にＴｉ拡散させて得
た導波路より非線形光学特性に優れており、しかも、ニ
オブ酸リチウム単結晶薄膜はタンタル酸リチウムと格子
整合されているので、ニオブ酸リチウム膜の結晶性、伝
播損失の低減が期待され、更に、良質の膜が厚い膜厚で
形成される。更に、ニオブ酸リチウムの非線形分極テン
ソルの値はニオブ酸リチウムバルクと同じ値であるので
ＳＨＧ変換効率の向上が期待できる。
【００１２】なお、タンタル酸リチウム基板上のニオブ
酸リチウム単結晶薄膜の非線形分極テンソルの値は、ニ
オブ酸リチウムバルクの値より小さくなるため、格子整
合は実用的なＳＨＧ素子を得るためには不可欠である。
格子整合は、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜のａ軸の格子
定数をタンタル酸リチウム基板のａ軸の格子定数の９
９．８１〜１００．０７％、より好ましくは９９．９２
〜１００．０３％とすることである。
酸リチウム単結晶薄膜の非線形分極テンソルの値は、ニ
オブ酸リチウムバルクの値より小さくなるため、格子整
合は実用的なＳＨＧ素子を得るためには不可欠である。
格子整合は、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜のａ軸の格子
定数をタンタル酸リチウム基板のａ軸の格子定数の９
９．８１〜１００．０７％、より好ましくは９９．９２
〜１００．０３％とすることである。
【００１３】本発明において、ニオブ酸リチウム単結晶
薄膜とタンタル酸リチウム基板を格子整合させる手段は
特に限定されるものではないが、国際出願番号ＰＣＴ／
ＪＰ９０／０１２０７に記載の方法が望ましく、１）ナ
トリウムとマグネシウムをニオブ酸リチウム単結晶薄膜
中に含有させること、２）Ｌｉ／Ｎｂの比率を４１／５
９〜５６／４４の間で変える方法、３）Ｔｉなどのタン
タル酸リチウム基板のａ軸の格子定数を小さくする元素
を含有させる方法、などがあるが、１）の方法が有利で
ある。
薄膜とタンタル酸リチウム基板を格子整合させる手段は
特に限定されるものではないが、国際出願番号ＰＣＴ／
ＪＰ９０／０１２０７に記載の方法が望ましく、１）ナ
トリウムとマグネシウムをニオブ酸リチウム単結晶薄膜
中に含有させること、２）Ｌｉ／Ｎｂの比率を４１／５
９〜５６／４４の間で変える方法、３）Ｔｉなどのタン
タル酸リチウム基板のａ軸の格子定数を小さくする元素
を含有させる方法、などがあるが、１）の方法が有利で
ある。
【００１４】この理由は、ナトリウムとマグネシウムの
イオン又は原子はニオブ酸リチウムの結晶格子に対する
置換、或いはドープにより、ニオブ酸リチウムの格子定
数(a軸)を大きくする効果を有するため、ナトリウムと
マグネシウムの組成を調整することにより、容易に前記
タンタル酸リチウム基板とニオブ酸リチウム単結晶との
格子整合を得ることができ、さらに、ナトリウムやマグ
ネシウムは光学特性を何ら損なうことがないだけでな
く、マグネシウムについては光学損傷を防止するという
重要な効果をも有するからである。
イオン又は原子はニオブ酸リチウムの結晶格子に対する
置換、或いはドープにより、ニオブ酸リチウムの格子定
数(a軸)を大きくする効果を有するため、ナトリウムと
マグネシウムの組成を調整することにより、容易に前記
タンタル酸リチウム基板とニオブ酸リチウム単結晶との
格子整合を得ることができ、さらに、ナトリウムやマグ
ネシウムは光学特性を何ら損なうことがないだけでな
く、マグネシウムについては光学損傷を防止するという
重要な効果をも有するからである。
【００１５】また、前記ナトリウム、マグネシウムを含
有させる場合、その含有量は、それぞれニオブ酸リチウ
ム単結晶に対して、ナトリウムの量は０．１〜１４．３
モル％、マグネシウムの量は０．８〜１０．８モル％で
あることが望ましい。その理由は、ナトリウムの含有量
が、０．１モル％より少ない場合は、マグネシウムの添
加量の如何に関わらず、タンタル酸リチウム基板と格子
整合できる程、格子定数が大きくならず、又、１４．３
モル％を越える場合は、逆に格子定数が大きくなりす
ぎ、いずれの場合もタンタル酸リチウム基板とニオブ酸
リチウム単結晶との格子整合が得られないからである。
有させる場合、その含有量は、それぞれニオブ酸リチウ
ム単結晶に対して、ナトリウムの量は０．１〜１４．３
モル％、マグネシウムの量は０．８〜１０．８モル％で
あることが望ましい。その理由は、ナトリウムの含有量
が、０．１モル％より少ない場合は、マグネシウムの添
加量の如何に関わらず、タンタル酸リチウム基板と格子
整合できる程、格子定数が大きくならず、又、１４．３
モル％を越える場合は、逆に格子定数が大きくなりす
ぎ、いずれの場合もタンタル酸リチウム基板とニオブ酸
リチウム単結晶との格子整合が得られないからである。
【００１６】又、マグネシウムの含有量が、０．８モル
％より少ない場合は、光損傷を防止する効果が不充分で
あり、１０．８モル％を越える場合は、ニオブ酸マグネ
シウム系の結晶が析出してしまうため、含有させること
ができない。
％より少ない場合は、光損傷を防止する効果が不充分で
あり、１０．８モル％を越える場合は、ニオブ酸マグネ
シウム系の結晶が析出してしまうため、含有させること
ができない。
【００１７】次に本発明にかかるニオブ酸リチウム単結
晶薄膜の製造方法について説明するが、本発明のニオブ
酸リチウム単結晶薄膜は、その製造方法に限定されるも
のではない。
晶薄膜の製造方法について説明するが、本発明のニオブ
酸リチウム単結晶薄膜は、その製造方法に限定されるも
のではない。
【００１８】先ず、本発明においてタンタル酸リチウム
基板にニオブ酸リチウム単結晶薄膜を格子整合させて該
単結晶薄膜を形成する。ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の
製造方法としては、液相エピタキシャル成長法、スパッ
タ、蒸着法などが望ましいが、特に液相エピタキシャル
成長法が好適である。
基板にニオブ酸リチウム単結晶薄膜を格子整合させて該
単結晶薄膜を形成する。ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の
製造方法としては、液相エピタキシャル成長法、スパッ
タ、蒸着法などが望ましいが、特に液相エピタキシャル
成長法が好適である。
【００１９】この理由は、結晶性に優れた均質な膜が得
やすく、その結果、光伝搬損失が少なく、光導波路とし
て好適なニオブ酸リチウムのもつ非線形光学効果、音響
光学効果などを十分生かせる優れた特性をもったニオブ
酸リチウム単結晶薄膜が得られ、更に生産性にも優れて
いるからである。
やすく、その結果、光伝搬損失が少なく、光導波路とし
て好適なニオブ酸リチウムのもつ非線形光学効果、音響
光学効果などを十分生かせる優れた特性をもったニオブ
酸リチウム単結晶薄膜が得られ、更に生産性にも優れて
いるからである。
【００２０】液相エピタキシャル成長法としては、Ｌｉ
2Ｏ,Ｎｂ2Ｏ5,Ｖ2Ｏ5,Ｎａ2Ｏ,ＭｇＯなどからなる溶融
体にタンタル酸リチウム基板を接触させ、液相エピタキ
シャル成長によりニオブ酸リチウム単結晶薄膜のa軸の
格子定数をタンタル酸リチウム基板のa軸の格子定数に
整合させる方法を用いるのが、高品質の結晶が得られる
ので望ましい。
2Ｏ,Ｎｂ2Ｏ5,Ｖ2Ｏ5,Ｎａ2Ｏ,ＭｇＯなどからなる溶融
体にタンタル酸リチウム基板を接触させ、液相エピタキ
シャル成長によりニオブ酸リチウム単結晶薄膜のa軸の
格子定数をタンタル酸リチウム基板のa軸の格子定数に
整合させる方法を用いるのが、高品質の結晶が得られる
ので望ましい。
【００２１】本発明でＬｉ2Ｏ,Ｎｂ2Ｏ5,Ｖ2Ｏ5,Ｎａ2
Ｏ,ＭｇＯなどからなる溶融体を使用する理由として
は、Ｌｉ2ＯとＶ2Ｏ5は、フラックスとして作用してニ
オブ酸リチウム単結晶の液相エピタキシャル成長を実現
できるからである。
Ｏ,ＭｇＯなどからなる溶融体を使用する理由として
は、Ｌｉ2ＯとＶ2Ｏ5は、フラックスとして作用してニ
オブ酸リチウム単結晶の液相エピタキシャル成長を実現
できるからである。
【００２２】また、Ｎａ及びＭｇをニオブ酸リチウム単
結晶薄膜に含有させることにより、ニオブ酸リチウム単
結晶薄膜のａ軸の格子定数を大きくすることができるの
で、形成されるニオブ酸リチウム単結晶薄膜のａ軸の格
子定数をタンタル酸リチウム基板のａ軸の格子定数に合
わせることができ、これによって厚い膜厚を有するニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜を得ることができるのである。
結晶薄膜に含有させることにより、ニオブ酸リチウム単
結晶薄膜のａ軸の格子定数を大きくすることができるの
で、形成されるニオブ酸リチウム単結晶薄膜のａ軸の格
子定数をタンタル酸リチウム基板のａ軸の格子定数に合
わせることができ、これによって厚い膜厚を有するニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜を得ることができるのである。
【００２３】このようにして得られたニオブ酸リチウム
単結晶薄膜に分極反転処理を施す。分極反転処理とし
て、次の２種類の方法がある。 Ａ．ニオブ酸リチウム単結晶導波路にＴｉを拡散し、キ
ュリ−点を降下させた後、キュリ−点よりやや低い温度
で加熱して冷却することにより分極反転させる方法。 Ｂ．ニオブ酸リチウム単結晶導波路にフォトレジストに
より、スパッタレジストを形成し、ＳｉＯ2をスパッタ
し、ついで、これを加熱することにより、ＬｉがＳｉＯ
2に拡散する。ついで、ＳｉＯ2を除去し、キュリ−点よ
りやや低い温度で加熱して冷却することにより分極反転
させる方法。
単結晶薄膜に分極反転処理を施す。分極反転処理とし
て、次の２種類の方法がある。 Ａ．ニオブ酸リチウム単結晶導波路にＴｉを拡散し、キ
ュリ−点を降下させた後、キュリ−点よりやや低い温度
で加熱して冷却することにより分極反転させる方法。 Ｂ．ニオブ酸リチウム単結晶導波路にフォトレジストに
より、スパッタレジストを形成し、ＳｉＯ2をスパッタ
し、ついで、これを加熱することにより、ＬｉがＳｉＯ
2に拡散する。ついで、ＳｉＯ2を除去し、キュリ−点よ
りやや低い温度で加熱して冷却することにより分極反転
させる方法。
【００２４】これらの方法を図面をもって説明する。Ａ
の方法について、図１を参照しながら説明する。タンタ
ル酸リチウム基板１上に格子整合されたニオブ酸リチウ
ム単結晶薄膜２をエピタキシル法で成長させ、このニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜上にフォトリソグラフィ−によ
ってスプライトパタ−ン３を形成させる（ｃ図）。次い
で、このスプライトパタ−ンを有する表面全体にＴｉを
真空蒸着によってＴｉ薄膜４を形成し（ｄ図）、スプラ
イトパタ−ンを除去した後（ｅ図）、これを加熱処理し
てＴｉをニオブ酸単結晶薄膜中に拡散させ（ｆ図）、つ
いで急冷し、ドメイン反転層５を有するニオブ酸リチウ
ム単結晶薄膜を得た。
の方法について、図１を参照しながら説明する。タンタ
ル酸リチウム基板１上に格子整合されたニオブ酸リチウ
ム単結晶薄膜２をエピタキシル法で成長させ、このニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜上にフォトリソグラフィ−によ
ってスプライトパタ−ン３を形成させる（ｃ図）。次い
で、このスプライトパタ−ンを有する表面全体にＴｉを
真空蒸着によってＴｉ薄膜４を形成し（ｄ図）、スプラ
イトパタ−ンを除去した後（ｅ図）、これを加熱処理し
てＴｉをニオブ酸単結晶薄膜中に拡散させ（ｆ図）、つ
いで急冷し、ドメイン反転層５を有するニオブ酸リチウ
ム単結晶薄膜を得た。
【００２５】このドメイン反転層５を有するニオブ酸単
結晶薄膜の一部を切出し(ｇ図)、Ｔｉパタ−ンに対して
垂直方向に一本線のパタ−ン６をフォトリソグラフによ
って画き、Ｔｉを真空蒸着して(ｈ図)、次いでイオンビ
−ムエッチングによりリッジ型の導波路６を形成する
(ｉ図)。
結晶薄膜の一部を切出し(ｇ図)、Ｔｉパタ−ンに対して
垂直方向に一本線のパタ−ン６をフォトリソグラフによ
って画き、Ｔｉを真空蒸着して(ｈ図)、次いでイオンビ
−ムエッチングによりリッジ型の導波路６を形成する
(ｉ図)。
【００２６】Ｂの方法は図２において、Ａの方法と同様
にタンタル酸リチウム基板１上に格子整合されたニオブ
酸リチウム単結晶薄膜２を設け（ｂ図）、この上にスプ
ライトパタ−ン３を形成した後(ｃ図）、これにＳｉＯ2
を蒸着しＳｉＯ2膜７を形成し（ｄ図）、スプライトパ
タンを除去した（ｅ図）。その後、これに加熱処理を施
すことによってＬｉをＳｉＯ2に拡散させ、拡散部７’
を形成したのち急冷する。(ｆ図)。さらにＳｉＯ2を研
磨により除去し、これによってドメイン反転層５を有す
るニオブ酸リチウム単結晶薄膜を得た(ｇ図)。その後は
Ａ方法と同様にしてリッヂ型の導波路６を形成する(ｉ
図)。次に実施例をもって本発明を更に具体的に説明す
る。
にタンタル酸リチウム基板１上に格子整合されたニオブ
酸リチウム単結晶薄膜２を設け（ｂ図）、この上にスプ
ライトパタ−ン３を形成した後(ｃ図）、これにＳｉＯ2
を蒸着しＳｉＯ2膜７を形成し（ｄ図）、スプライトパ
タンを除去した（ｅ図）。その後、これに加熱処理を施
すことによってＬｉをＳｉＯ2に拡散させ、拡散部７’
を形成したのち急冷する。(ｆ図)。さらにＳｉＯ2を研
磨により除去し、これによってドメイン反転層５を有す
るニオブ酸リチウム単結晶薄膜を得た(ｇ図)。その後は
Ａ方法と同様にしてリッヂ型の導波路６を形成する(ｉ
図)。次に実施例をもって本発明を更に具体的に説明す
る。
【００２７】
実施例１ (1)Ｎａ2ＣＯ3 ２１モル％、Ｌｉ2ＣＯ3 ２９モル
％、Ｖ2Ｏ5 ４０モル％、Ｎｂ2Ｏ5 １０モル％、Ｍｇ
Ｏを前記溶融物組成から析出可能なＬｉＮｂＯ3の理論
量に対して２モル％添加した混合物を白金ルツボに入
れ、エピタキシャル成長育成装置中で空気雰囲気下で、
１１００℃まで加熱してルツボの内容物を溶解した。 (2)溶融体を１時間当りに６０℃の冷却速度で９１２℃
まで徐冷した後、タンタル酸リチウム単結晶の(０００
１)面を光学研磨した後、化学エッチングしたものを基
板材料として溶融体中に１００ｒｐｍで回転させながら
１２分間浸漬した。
％、Ｖ2Ｏ5 ４０モル％、Ｎｂ2Ｏ5 １０モル％、Ｍｇ
Ｏを前記溶融物組成から析出可能なＬｉＮｂＯ3の理論
量に対して２モル％添加した混合物を白金ルツボに入
れ、エピタキシャル成長育成装置中で空気雰囲気下で、
１１００℃まで加熱してルツボの内容物を溶解した。 (2)溶融体を１時間当りに６０℃の冷却速度で９１２℃
まで徐冷した後、タンタル酸リチウム単結晶の(０００
１)面を光学研磨した後、化学エッチングしたものを基
板材料として溶融体中に１００ｒｐｍで回転させながら
１２分間浸漬した。
【００２８】(3)溶液体から基板材料を引き上げ、回転
数１０００ｒｐｍで３０秒間溶融体上で溶融体を振り切
った後、室温まで徐冷し、基板材料上に約１２μｍの厚
さのナトリウム、マグネシウム含有ニオブ酸リチウム単
結晶薄膜を得た。 (4)得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜（以下、ＬＮ
膜という）中に含有されていたナトリウム、マグネシウ
ムの量は、それぞれ３モル％、２モル％であった。又、
薄膜の格子定数(a軸)は５.１５６Å、入射光波長０.８
３μｍで測定した屈折率は２.１７３±０.００１、０.
４１５μｍで測定した屈折率は、２.３１４であった。
この膜を研磨して、厚さ２μｍとした。この時、８３０
ｎｍのレ−ザ光の導波モ−ドでの屈折率は２.１６５で
あった。また、４１５ｎｍのレ−ザ光の導波モ−ドでの
屈折率は２.２９５であった。
数１０００ｒｐｍで３０秒間溶融体上で溶融体を振り切
った後、室温まで徐冷し、基板材料上に約１２μｍの厚
さのナトリウム、マグネシウム含有ニオブ酸リチウム単
結晶薄膜を得た。 (4)得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜（以下、ＬＮ
膜という）中に含有されていたナトリウム、マグネシウ
ムの量は、それぞれ３モル％、２モル％であった。又、
薄膜の格子定数(a軸)は５.１５６Å、入射光波長０.８
３μｍで測定した屈折率は２.１７３±０.００１、０.
４１５μｍで測定した屈折率は、２.３１４であった。
この膜を研磨して、厚さ２μｍとした。この時、８３０
ｎｍのレ−ザ光の導波モ−ドでの屈折率は２.１６５で
あった。また、４１５ｎｍのレ−ザ光の導波モ−ドでの
屈折率は２.２９５であった。
【００２９】この上にフォトリソグラフィ−により、間
隔１.６０μｍのスプライトパタ−ンを形成した。ここ
でＴｉを真空蒸着させて、５００Åの膜を形成した。ス
プライトパタ−ンを除去し、ＬＮ膜中にＴｉのパタ−ン
を形成した。これを管状炉にて１０３６℃で処理し、Ｔ
ｉをＬＮ膜中に拡散させ、ついで急冷することにより、
ドメイン反転層を有するＬＮ膜を得た。この膜の一部を
切り出し、ＨＦエッチングを行い、顕微鏡で観察したと
ころ、Ｔｉ拡散部分だけ、分極反転していることを確認
した。
隔１.６０μｍのスプライトパタ−ンを形成した。ここ
でＴｉを真空蒸着させて、５００Åの膜を形成した。ス
プライトパタ−ンを除去し、ＬＮ膜中にＴｉのパタ−ン
を形成した。これを管状炉にて１０３６℃で処理し、Ｔ
ｉをＬＮ膜中に拡散させ、ついで急冷することにより、
ドメイン反転層を有するＬＮ膜を得た。この膜の一部を
切り出し、ＨＦエッチングを行い、顕微鏡で観察したと
ころ、Ｔｉ拡散部分だけ、分極反転していることを確認
した。
【００３０】このＴｉパタ−ンに対し、垂直に幅５μｍ
の一本線のパタ−ンをフォトリソグラフィ−により形成
し、Ｔｉを真空蒸着してリフトオフすることにより、Ｌ
Ｎ膜上にＴｉパタ−ンを形成し、イオンビ−ムエッチン
グによりＬＮ膜を削りリッジ型の導波路を形成した。
（図１参照）この導波路の端面を研磨し波長８３０ｎｍ
で５０ｍＷの半導体レ−ザの光を入射したところ反対側
の端面から波長４１５ｎｍのレ−ザ光が出た。この時の
変換効率は７．０％であった。このことから本素子は極
めて優れたＳＨＧ素子であることが確認された。本素子
のドメイン周期は次の通りである。 （２ｍ＋１）λ／４（ｎｐ−ｎｓｈ）＝１．６０μｍ
の一本線のパタ−ンをフォトリソグラフィ−により形成
し、Ｔｉを真空蒸着してリフトオフすることにより、Ｌ
Ｎ膜上にＴｉパタ−ンを形成し、イオンビ−ムエッチン
グによりＬＮ膜を削りリッジ型の導波路を形成した。
（図１参照）この導波路の端面を研磨し波長８３０ｎｍ
で５０ｍＷの半導体レ−ザの光を入射したところ反対側
の端面から波長４１５ｎｍのレ−ザ光が出た。この時の
変換効率は７．０％であった。このことから本素子は極
めて優れたＳＨＧ素子であることが確認された。本素子
のドメイン周期は次の通りである。 （２ｍ＋１）λ／４（ｎｐ−ｎｓｈ）＝１．６０μｍ
【００３１】実施例２ (1)Ｎａ2ＣＯ3 １３モル％、Ｖ2Ｏ5 ３９モル％、Ｎ
ｂ2Ｏ5 １０モル％、Ｌｉ2ＣＯ3を３８モル％、ＭｇＯ
を前記溶融物組成から析出可能なＬｉＮｂＯ3の理論量
に対して、５モル％添加した混合物を白金ルツボに入
れ、エピタキシャル成長育成装置中で空気雰囲気下で１
１００℃まで加熱してルツボの内容物を溶解した。 (2)溶融体を１時間当り６０℃の冷却速度で９３８℃ま
で徐冷した後、タンタル酸リチウム単結晶の(０００１)
面を光学研磨したものを基板材料として溶融体中に１０
０ｒｐｍで回転させながら２０分間浸漬した。
ｂ2Ｏ5 １０モル％、Ｌｉ2ＣＯ3を３８モル％、ＭｇＯ
を前記溶融物組成から析出可能なＬｉＮｂＯ3の理論量
に対して、５モル％添加した混合物を白金ルツボに入
れ、エピタキシャル成長育成装置中で空気雰囲気下で１
１００℃まで加熱してルツボの内容物を溶解した。 (2)溶融体を１時間当り６０℃の冷却速度で９３８℃ま
で徐冷した後、タンタル酸リチウム単結晶の(０００１)
面を光学研磨したものを基板材料として溶融体中に１０
０ｒｐｍで回転させながら２０分間浸漬した。
【００３２】(3)溶融体から基板材料を引き上げ、回転
数１０００ｒｐｍで３０秒間溶融体上で、溶融体を振り
切った後、室温まで徐冷し、基板材料上に約２３μｍの
厚さのナトリウム、マグネシウム含有ニオブ酸リチウム
単結晶薄膜を得た。 (4)得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜中に含有され
ていたナトリウム、マグネシウムの量は、それぞれ１モ
ル％、６モル％であった。又、格子定数(ａ軸)は５.１
５３Å、入射光波長０.８３μｍで測定した屈折率は、
２.２３１±０.００１、入射光波長０.４１５μｍで測
定した屈折率は、２.３７２±０.００１あった。
数１０００ｒｐｍで３０秒間溶融体上で、溶融体を振り
切った後、室温まで徐冷し、基板材料上に約２３μｍの
厚さのナトリウム、マグネシウム含有ニオブ酸リチウム
単結晶薄膜を得た。 (4)得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜中に含有され
ていたナトリウム、マグネシウムの量は、それぞれ１モ
ル％、６モル％であった。又、格子定数(ａ軸)は５.１
５３Å、入射光波長０.８３μｍで測定した屈折率は、
２.２３１±０.００１、入射光波長０.４１５μｍで測
定した屈折率は、２.３７２±０.００１あった。
【００３３】(5)これを研磨することにより１.９μｍの
膜とした。この時、８３０ｎｍのレ−ザ光の導波モ−ド
での屈折率は２.１６２であった。また、４１５ｎｍの
レ−ザ光の導波モ−ドでの屈折率は２.２９４であっ
た。この上にフォトリソグラフにより間隔４.７２μｍ
のスプライトパタ−ンを形成した。ここにＳｉＯ2をス
パッタして０.５μｍの膜を形成した。スプライトパタ
−ンをリフトオフすることによりＬＮ膜上にＳｉＯ2の
パタ−ンを形成した。これを管状炉により１０００℃で
処理した。この膜の一部を切り出しＨＦエッチングを行
ない顕微鏡で観察したところＳｉＯ2が乗っていたとこ
ろだけ分極が反転していることが観察された。表面のＳ
ｉＯ2を反応性イオンエッチングにより除去し、ドメイ
ン反転ニオブ酸リチウム酸結晶薄膜を得た。（図２参
照）
膜とした。この時、８３０ｎｍのレ−ザ光の導波モ−ド
での屈折率は２.１６２であった。また、４１５ｎｍの
レ−ザ光の導波モ−ドでの屈折率は２.２９４であっ
た。この上にフォトリソグラフにより間隔４.７２μｍ
のスプライトパタ−ンを形成した。ここにＳｉＯ2をス
パッタして０.５μｍの膜を形成した。スプライトパタ
−ンをリフトオフすることによりＬＮ膜上にＳｉＯ2の
パタ−ンを形成した。これを管状炉により１０００℃で
処理した。この膜の一部を切り出しＨＦエッチングを行
ない顕微鏡で観察したところＳｉＯ2が乗っていたとこ
ろだけ分極が反転していることが観察された。表面のＳ
ｉＯ2を反応性イオンエッチングにより除去し、ドメイ
ン反転ニオブ酸リチウム酸結晶薄膜を得た。（図２参
照）
【００３４】この膜から導波路を切り出し、その端面を
研磨し波長８３０ｎｍ、５０ｍＷの半導体レ−ザの光を
入射したところ反対側の端面から波長４１５ｎｍのレ−
ザ光が出た。この時の変換効率は４．８％であった。こ
のことから本素子は極めて優れたＳＨＧ素子であること
が確認された。本素子のドメイン周期は、次のとおりで
あった。 （２ｍ＋１）λ／４（ｎｐ−ｎｓｈ）＝４．７２μｍ
研磨し波長８３０ｎｍ、５０ｍＷの半導体レ−ザの光を
入射したところ反対側の端面から波長４１５ｎｍのレ−
ザ光が出た。この時の変換効率は４．８％であった。こ
のことから本素子は極めて優れたＳＨＧ素子であること
が確認された。本素子のドメイン周期は、次のとおりで
あった。 （２ｍ＋１）λ／４（ｎｐ−ｎｓｈ）＝４．７２μｍ
【００３５】実施例３ (1)Ｎａ2ＣＯ3 １２.８モル％、Ｌｉ2ＣＯ3 ３７.２
モル％、Ｖ2Ｏ5 ３９.０モル％、Ｎｂ2Ｏ5 １１.０モ
ル％、Ｎｂ2Ｏ3を前記溶融物組成から析出可能なＬｉＮ
ｂＯ3の理論量に対して、０.８モル％添加した混合物を
白金ルツボに入れ、エピタキシャル成長育成装置中で空
気雰囲気下で１１００℃まで加熱してルツボの内容物を
溶解した。 (2)溶融体を１時間当り６０℃の冷却速度で９２５℃ま
で徐冷した後、タンタル酸リチウム単結晶の(０００１)
面を光学研磨した後、化学エッチングしたものを基板材
料として溶融体中に１００ｒｐｍで回転させながら５分
間浸漬した。 (3)溶融体から基本材料を引き上げ、回転数１０００ｒ
ｐｍで３０秒間溶融体上で、溶融体を振り切った後、室
温まで徐冷し、基板材料上に約８μｍの厚さのナトリウ
ム、ネオジム含有ニオブ酸リチウム単結晶薄膜を得た。
モル％、Ｖ2Ｏ5 ３９.０モル％、Ｎｂ2Ｏ5 １１.０モ
ル％、Ｎｂ2Ｏ3を前記溶融物組成から析出可能なＬｉＮ
ｂＯ3の理論量に対して、０.８モル％添加した混合物を
白金ルツボに入れ、エピタキシャル成長育成装置中で空
気雰囲気下で１１００℃まで加熱してルツボの内容物を
溶解した。 (2)溶融体を１時間当り６０℃の冷却速度で９２５℃ま
で徐冷した後、タンタル酸リチウム単結晶の(０００１)
面を光学研磨した後、化学エッチングしたものを基板材
料として溶融体中に１００ｒｐｍで回転させながら５分
間浸漬した。 (3)溶融体から基本材料を引き上げ、回転数１０００ｒ
ｐｍで３０秒間溶融体上で、溶融体を振り切った後、室
温まで徐冷し、基板材料上に約８μｍの厚さのナトリウ
ム、ネオジム含有ニオブ酸リチウム単結晶薄膜を得た。
【００３６】(4)得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜
中に含有されていたナトリウム、ネオジウムの量は、そ
れぞれ１.２モル％、０.４モル％であった。又、格子定
数(ａ軸)は５.１５３Å、入射光波長０.８３μｍ、５０
ｍＷで測定した屈折率は、２.２３２±０.００１、入射
光波長０.４１５μｍで測定した屈折率は、２.３７３±
０.００１であった。 (5)これを研磨することにより２.１μｍの膜とした。こ
の時、８３０ｎｍのレ−ザ光の導波モ−ドでの屈折率は
２.１６６であった。また、４１５ｎｍのレ−ザ光の導
波モ−ドでの屈折率は２.２９７であった。次いでフォ
トリソグラフにより４.７５μｍのスプライトパタ−ン
を形成した。ここにＳｉＯ2をスパッタして０.５μｍの
膜を形成した。ＳｉＯ2膜をリフトオフすることにより
ＬＮ膜上にＳｉＯ2のパタ−ンを形成した。これを管状
炉により空気中１０００℃で処理した。この膜の一部を
切り出しＨＦエッチングを行ない顕微鏡で観察したとこ
ろＳｉＯ2が乗っていたところだけ分極が反転している
ことが観察された（図３参照）。
中に含有されていたナトリウム、ネオジウムの量は、そ
れぞれ１.２モル％、０.４モル％であった。又、格子定
数(ａ軸)は５.１５３Å、入射光波長０.８３μｍ、５０
ｍＷで測定した屈折率は、２.２３２±０.００１、入射
光波長０.４１５μｍで測定した屈折率は、２.３７３±
０.００１であった。 (5)これを研磨することにより２.１μｍの膜とした。こ
の時、８３０ｎｍのレ−ザ光の導波モ−ドでの屈折率は
２.１６６であった。また、４１５ｎｍのレ−ザ光の導
波モ−ドでの屈折率は２.２９７であった。次いでフォ
トリソグラフにより４.７５μｍのスプライトパタ−ン
を形成した。ここにＳｉＯ2をスパッタして０.５μｍの
膜を形成した。ＳｉＯ2膜をリフトオフすることにより
ＬＮ膜上にＳｉＯ2のパタ−ンを形成した。これを管状
炉により空気中１０００℃で処理した。この膜の一部を
切り出しＨＦエッチングを行ない顕微鏡で観察したとこ
ろＳｉＯ2が乗っていたところだけ分極が反転している
ことが観察された（図３参照）。
【００３７】この膜から導波路を切り出し、端面を研磨
し波長８３０ｎｍの半導体レ−ザの光を入射したところ
反対側の端面から波長４１５ｎｍのレ−ザ光が出た。こ
の時の変換効率は４.８％であった。このことから本素
子は極めて優れたＳＨＧ素子であることが確認された。
本素子のドメイン周期は次のとおりであった。 （２ｍ＋１)λ／４(ｎｐ−ｎｓｈ)＝４.７５μｍ
し波長８３０ｎｍの半導体レ−ザの光を入射したところ
反対側の端面から波長４１５ｎｍのレ−ザ光が出た。こ
の時の変換効率は４.８％であった。このことから本素
子は極めて優れたＳＨＧ素子であることが確認された。
本素子のドメイン周期は次のとおりであった。 （２ｍ＋１)λ／４(ｎｐ−ｎｓｈ)＝４.７５μｍ
【００３８】実施例４ (1)Ｎａ2ＣＯ3 ２１モル％、Ｌｉ2ＣＯ3 ２９モル
％、Ｖ2Ｏ5 ４０モル％、Ｎｂ2Ｏ5 １０モル％、Ｍｇ
Ｏを前記溶融物組成から析出可能なＬｉＮｂＯ3の理論
量に対して、２モル％添加した混合物を白金ルツボに入
れ、エピタキシャル成長育成装置中で空気雰囲気下で１
１００℃まで加熱してルツボの内容物を溶解した。 (2)溶融体を１時間当り６０℃の冷却速度で９１４℃ま
で徐冷した。タンタル酸リチウム単結晶の(０００１)面
を光学研磨した後、ＲＦスパッタ法により、膜厚５００
ÅのＭｇ膜を形成した後、１０００℃にて熱拡散させた
２５０Åの拡散層を形成したものを基板材料とした。こ
の基板材料は、Ｍｇを拡散させない基板材料に比べて常
光屈折率が１×１０-3減少していた。この基板材料を溶
融体中に１００ｒｐｍで回転させながら１３分間浸漬し
た。
％、Ｖ2Ｏ5 ４０モル％、Ｎｂ2Ｏ5 １０モル％、Ｍｇ
Ｏを前記溶融物組成から析出可能なＬｉＮｂＯ3の理論
量に対して、２モル％添加した混合物を白金ルツボに入
れ、エピタキシャル成長育成装置中で空気雰囲気下で１
１００℃まで加熱してルツボの内容物を溶解した。 (2)溶融体を１時間当り６０℃の冷却速度で９１４℃ま
で徐冷した。タンタル酸リチウム単結晶の(０００１)面
を光学研磨した後、ＲＦスパッタ法により、膜厚５００
ÅのＭｇ膜を形成した後、１０００℃にて熱拡散させた
２５０Åの拡散層を形成したものを基板材料とした。こ
の基板材料は、Ｍｇを拡散させない基板材料に比べて常
光屈折率が１×１０-3減少していた。この基板材料を溶
融体中に１００ｒｐｍで回転させながら１３分間浸漬し
た。
【００３９】(3)溶融体から基板材料を引き上げ、回転
数１０００ｒｐｍで３０秒間溶融体上で溶融体を振り切
った後、室温まで徐冷し、基板材料上に約１１μｍの厚
さのナトリウム、マグネシウム含有ニオブ酸リチウム単
結晶薄膜を得た。 (4)得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜中に含有され
ていたナトリウム、マグネシウムの量は、それぞれ３モ
ル％、２モル％であった。又、薄膜の格子定数(ａ軸)は
５.１５６Å、入射光波長０.８３μｍで測定した屈折率
は、２.２３５±０.００１、入射光波長０.４１５μｍ
で測定した屈折率は、２.３７６±０.００１であった。
この膜を実施例１と同様にしてドメイン反転層が形成さ
れたニオブ酸リチウム単結晶薄膜を得た。
数１０００ｒｐｍで３０秒間溶融体上で溶融体を振り切
った後、室温まで徐冷し、基板材料上に約１１μｍの厚
さのナトリウム、マグネシウム含有ニオブ酸リチウム単
結晶薄膜を得た。 (4)得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜中に含有され
ていたナトリウム、マグネシウムの量は、それぞれ３モ
ル％、２モル％であった。又、薄膜の格子定数(ａ軸)は
５.１５６Å、入射光波長０.８３μｍで測定した屈折率
は、２.２３５±０.００１、入射光波長０.４１５μｍ
で測定した屈折率は、２.３７６±０.００１であった。
この膜を実施例１と同様にしてドメイン反転層が形成さ
れたニオブ酸リチウム単結晶薄膜を得た。
【００４０】この膜から導波路を切り出し、その端面を
研磨し波長８３０ｎｍ、５０ｍＷの半導体レ−ザの光を
入射したところ反対側の端面から波長４１５ｎｍのレ−
ザ光が出た。この時の変換効率は５.８％であった。こ
のことから本素子は極めて優れたＳＨＧ素子であること
が確認された。本素子のドメイン周期は、次のとおりで
あった。 (２ｍ＋１)λ／４(ｎｐ−ｎｓｈ)＝４.４４μｍ
研磨し波長８３０ｎｍ、５０ｍＷの半導体レ−ザの光を
入射したところ反対側の端面から波長４１５ｎｍのレ−
ザ光が出た。この時の変換効率は５.８％であった。こ
のことから本素子は極めて優れたＳＨＧ素子であること
が確認された。本素子のドメイン周期は、次のとおりで
あった。 (２ｍ＋１)λ／４(ｎｐ−ｎｓｈ)＝４.４４μｍ
【００４１】実施例５ (1)Ｌｉ2ＣＯ3 ２７.７モル％、Ｎｂ2Ｏ5 ２９.３モ
ル％、Ｋ2ＣＯ3 ２１.５モル％、Ｖ2Ｏ5 ２１.５モル
％、ＭｇＯをニオブ酸リチウムの理論量に対して６モル
％添加した混合物を白金ルツボに入れ、エピタキシャル
成長育成装置中で空気雰囲気下で１１００℃まで加熱し
てルツボの内容物を溶解した。 (2)溶融体を１時間当り６０℃の冷却速度で８９６℃ま
で徐冷した。タンタル酸リチウム単結晶の(０００１)面
を光学研磨した後、フォトリソグラフィ−およびＲＦス
パッタ法により、膜厚８００Å、幅５μｍのＭｇＯ膜
と、この幅５μｍのＭｇＯ膜以外の部分に膜厚４００Å
のＣｒ膜を形成した後、１０００℃にて熱拡散させ、幅
５μｍのＭｇＯ拡散チャンネルをもつものを化学エッチ
ングし、基板材料とした。ＭｇＯを拡散させたチャンネ
ル部分およびチャンネル部分以外のＣｒを拡散させた部
分は、何も拡散させない基板材料に比べて、常光屈折率
はそれぞれ１０×１０-3減少および１×１０-3増大して
いた。この基板材料を溶融体中に１００ｒｐｍで回転さ
せながら１１分間浸漬した。
ル％、Ｋ2ＣＯ3 ２１.５モル％、Ｖ2Ｏ5 ２１.５モル
％、ＭｇＯをニオブ酸リチウムの理論量に対して６モル
％添加した混合物を白金ルツボに入れ、エピタキシャル
成長育成装置中で空気雰囲気下で１１００℃まで加熱し
てルツボの内容物を溶解した。 (2)溶融体を１時間当り６０℃の冷却速度で８９６℃ま
で徐冷した。タンタル酸リチウム単結晶の(０００１)面
を光学研磨した後、フォトリソグラフィ−およびＲＦス
パッタ法により、膜厚８００Å、幅５μｍのＭｇＯ膜
と、この幅５μｍのＭｇＯ膜以外の部分に膜厚４００Å
のＣｒ膜を形成した後、１０００℃にて熱拡散させ、幅
５μｍのＭｇＯ拡散チャンネルをもつものを化学エッチ
ングし、基板材料とした。ＭｇＯを拡散させたチャンネ
ル部分およびチャンネル部分以外のＣｒを拡散させた部
分は、何も拡散させない基板材料に比べて、常光屈折率
はそれぞれ１０×１０-3減少および１×１０-3増大して
いた。この基板材料を溶融体中に１００ｒｐｍで回転さ
せながら１１分間浸漬した。
【００４２】(3)溶融体から基本材料を引き上げ、回転
数１０００ｒｐｍで３０秒間溶融体上で、溶融体を振り
切った後、室温まで徐冷し、基板材料上に約７μｍの厚
さのＭｇＯ含有ニオブ酸リチウム単結晶薄膜を得た。 (4)実施例２と同様にして、ドメイン反転層が形成され
たニオブ酸リチウム単結晶薄膜を形成した。波長８３０
ｎｍに対してＬＮの屈折率は、２.１７３、波長４１５
ｎｍに対して、２.３１４であった。この膜から導波路
を切り出し、導波路の端面を研磨し波長８３０ｎｍ、５
０ｍＷの半導体レ−ザの光を入射したところ反対側の端
面から波長４１５ｎｍのレ−ザ光が出た。この時の変換
効率は６.８％であった。このことから本素子は極めて
優れたＳＨＧ素子であることが確認された。本素子のド
メイン周期は、次のとおりであった。 （２ｍ＋１)λ／４(ｎｐ−ｎｓｈ)＝４.４４μｍ
数１０００ｒｐｍで３０秒間溶融体上で、溶融体を振り
切った後、室温まで徐冷し、基板材料上に約７μｍの厚
さのＭｇＯ含有ニオブ酸リチウム単結晶薄膜を得た。 (4)実施例２と同様にして、ドメイン反転層が形成され
たニオブ酸リチウム単結晶薄膜を形成した。波長８３０
ｎｍに対してＬＮの屈折率は、２.１７３、波長４１５
ｎｍに対して、２.３１４であった。この膜から導波路
を切り出し、導波路の端面を研磨し波長８３０ｎｍ、５
０ｍＷの半導体レ−ザの光を入射したところ反対側の端
面から波長４１５ｎｍのレ−ザ光が出た。この時の変換
効率は６.８％であった。このことから本素子は極めて
優れたＳＨＧ素子であることが確認された。本素子のド
メイン周期は、次のとおりであった。 （２ｍ＋１)λ／４(ｎｐ−ｎｓｈ)＝４.４４μｍ
【００４３】実施例６ 本実施例は、基本的には、実施例１と同様であるが、基
板、薄膜中に異種元素を含有させ、基板と薄膜を格子整
合させた後、ＳＨＧ素子を作成した。表１に、ＳＨＧ素
子の変換効率を記載する。
板、薄膜中に異種元素を含有させ、基板と薄膜を格子整
合させた後、ＳＨＧ素子を作成した。表１に、ＳＨＧ素
子の変換効率を記載する。
【００４４】
【表１】
【００４５】比較例 図４において、ＬＮ基板１上にフォトリソグラフにより
１.４７μｍのスプライトパタ−ン３を形成した（ｂ
図）。ここにＴｉを真空蒸着して５５０Åの膜を形成し
た（ｃ図）。Ｔｉ膜をリフトオフすることによりＬＮ基
板上にＴｉのパタ−ンを形成した（ｄ図）。これを管状
炉により１０３５℃で処理し、ＴｉをＬＮ基板上に拡散
させた（ｅ図）。この膜の一部を切り出しＨＦエッチン
グを行ない顕微鏡で観察したところＴｉが拡散したとこ
ろだけが分極が反転していることが観察された。このＴ
ｉのパタ−ンに対し垂直に幅７μｍの一本線のパタ−ン
をフォトリソグラフにより形成しＴｉを真空蒸着してリ
フトオフすることによりＬＮ膜上にＴｉのパタ−ンを形
成した。パタ−ンのところだけ安息香酸で２５０℃で処
理した。このようにして、プロトン交換導波路を作製し
た（ｆ図）。この導波路の端面を研磨し波長８３０ｎ
ｍ、５０ｍＷの半導体レ−ザの光を入射したところ反対
側の端面から波長４１５ｎｍのレ−ザ光が出た。この時
の変換効率は０.７８であった。波長８３０ｎｍに対し
てＬＮの屈折率は、２.１６９、波長４１５ｎｍに対し
て、２.３１０であった。
１.４７μｍのスプライトパタ−ン３を形成した（ｂ
図）。ここにＴｉを真空蒸着して５５０Åの膜を形成し
た（ｃ図）。Ｔｉ膜をリフトオフすることによりＬＮ基
板上にＴｉのパタ−ンを形成した（ｄ図）。これを管状
炉により１０３５℃で処理し、ＴｉをＬＮ基板上に拡散
させた（ｅ図）。この膜の一部を切り出しＨＦエッチン
グを行ない顕微鏡で観察したところＴｉが拡散したとこ
ろだけが分極が反転していることが観察された。このＴ
ｉのパタ−ンに対し垂直に幅７μｍの一本線のパタ−ン
をフォトリソグラフにより形成しＴｉを真空蒸着してリ
フトオフすることによりＬＮ膜上にＴｉのパタ−ンを形
成した。パタ−ンのところだけ安息香酸で２５０℃で処
理した。このようにして、プロトン交換導波路を作製し
た（ｆ図）。この導波路の端面を研磨し波長８３０ｎ
ｍ、５０ｍＷの半導体レ−ザの光を入射したところ反対
側の端面から波長４１５ｎｍのレ−ザ光が出た。この時
の変換効率は０.７８であった。波長８３０ｎｍに対し
てＬＮの屈折率は、２.１６９、波長４１５ｎｍに対し
て、２.３１０であった。
【００４６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明においてはニ
オブ酸リチウム単結晶薄膜は基板であるタンタル酸リチ
ウムと格子整合されているので、厚い膜厚で形成するこ
とができると共に、本発明においては従来のようにプロ
トン交換を行うことなくキュリ−点よりやや高い温度に
加熱後、急冷することによってドメイン反転処理を行う
ので、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の結晶構造に変化を
生じること無く高い変換効率のＳＨＧを提供することが
出来る。
オブ酸リチウム単結晶薄膜は基板であるタンタル酸リチ
ウムと格子整合されているので、厚い膜厚で形成するこ
とができると共に、本発明においては従来のようにプロ
トン交換を行うことなくキュリ−点よりやや高い温度に
加熱後、急冷することによってドメイン反転処理を行う
ので、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の結晶構造に変化を
生じること無く高い変換効率のＳＨＧを提供することが
出来る。
【図１】本発明にかかるニオブ酸リチウム単結晶薄膜の
実施例１，４，６の製造工程を示す図である。
実施例１，４，６の製造工程を示す図である。
【図２】本発明にかかるニオブ酸リチウム単結晶薄膜の
実施例２，５の製造工程を示す図である。
実施例２，５の製造工程を示す図である。
【図３】本発明にかかるニオブ酸リチウム単結晶薄膜の
実施例３の製造工程を示す図である。
実施例３の製造工程を示す図である。
【図４】従来のニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造工程
を示す図である。
を示す図である。
１ タンタル酸リチウム基板 ２ ニオブ酸リチウム単結晶薄膜（ＬＮ膜） ３ スプライトパタ−ン ４ Ｔｉ薄膜 ４’ Ｔｉ拡散部分 ５ ドメイン反転層 ６ 導波路 ７ ＳｉＯ2膜 ７’ ＳｉＯ2拡散部分 ８ プロトン交換導波路
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 タンタル酸リチウム基板上に格子整合さ
れ、周期毎に結晶軸方向に分極が反転されるようにドメ
イン反転処理が施されたニオブ酸リチウム単結晶薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3191221A JPH0517295A (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | ドメイン反転処理が施されたニオブ酸リチウム単結晶薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3191221A JPH0517295A (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | ドメイン反転処理が施されたニオブ酸リチウム単結晶薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0517295A true JPH0517295A (ja) | 1993-01-26 |
Family
ID=16270915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3191221A Pending JPH0517295A (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | ドメイン反転処理が施されたニオブ酸リチウム単結晶薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0517295A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0863117A3 (en) * | 1997-03-04 | 1998-10-07 | Ngk Insulators, Ltd. | A process for forming a microstructure in a substrate of a ferroelectric single crystal |
| WO1998046813A1 (en) * | 1997-04-17 | 1998-10-22 | The Secretary Of State For Defence | Etching method |
| US6334008B2 (en) | 1998-02-19 | 2001-12-25 | Nec Corporation | Optical circuit and method of fabricating the same |
| JP2003270467A (ja) * | 2002-01-09 | 2003-09-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光導波路デバイスの製造方法、光導波路デバイス並びに当該光導波路デバイスを用いたコヒーレント光源及び光学装置 |
| JP2011064895A (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長変換デバイス及び波長変換装置 |
| CN110568551A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-13 | 易锐光电科技(安徽)有限公司 | 铌酸锂光波导芯片 |
-
1991
- 1991-07-05 JP JP3191221A patent/JPH0517295A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO1998046813A1 (en) * | 1997-04-17 | 1998-10-22 | The Secretary Of State For Defence | Etching method |
| GB2339554A (en) * | 1997-04-17 | 2000-02-02 | Secr Defence | Etching method |
| GB2339554B (en) * | 1997-04-17 | 2001-11-28 | Secr Defence | Etching method |
| US6344150B1 (en) | 1997-04-17 | 2002-02-05 | Qinetiq Limited | Etching method |
| US6334008B2 (en) | 1998-02-19 | 2001-12-25 | Nec Corporation | Optical circuit and method of fabricating the same |
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| CN110568551A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-13 | 易锐光电科技(安徽)有限公司 | 铌酸锂光波导芯片 |
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