JPH10503602A

JPH10503602A - パターン付分極化誘電構造体と装置の製造

Info

Publication number: JPH10503602A
Application number: JP7529123A
Authority: JP
Inventors: フィールド，サイモン・ジェイ; ディーコン，デービッド・エイ・ジイ
Original assignee: ディーコン・リサーチ
Priority date: 1994-05-09
Filing date: 1995-05-05
Publication date: 1998-03-31
Also published as: EP0759182A4; KR970703001A; CN1083112C; CN1147860A; US5519802A; WO1995030925A1; EP0759182A1; US5615041A

Abstract

(57)【要約】分極化誘電体構造を作製するには、まず圧電効果のあるニオブ酸塩やリチウムニオブ酸塩などの分極化可能誘電性材料（６）の第１の面に隣接する電極面を手段として、例えば接地のような均一な電位を発生させ、次に分極化可能誘電性材料（８）の第２の面に隣接する電界（２０）を印加する。製作にあたっては、選択位置での電界振幅レベルを分極化可能材料内のあらかじめ画定した領域で原子を再配列するのに十分な状態にして、電界を三次元的調整パターンにしたがって空間的に調整するとともに、調整パターンの調整振幅レベルを調整パラメータにしたがって制御する。調整振幅レベルの制御機構は、分極化可能材料に向かって延びる導電性材料（１５）の突起、または分極化可能材料を電極プレートと分離している誘電体の誘電率の変動調整によって制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】パターン付分極化誘電構造体と装置の製造発明の背景本発明は、パターン付分極化構造体および装置を分極化可能材料から製造する技法、特に周期的に分極化される誘電構造体、および周期的に分極化される構造体を組み込んだ装置に関する。本発明は、光学システム、特に周波数倍増器、光学パラメトリック発振器および増幅器、光学導波路など、非線形光学システムに幅広く応用することができる。非線形光学相互作用を起こす強誘電性材料として最適なものに、ＬｉＮｂＯ₃ 、ＬｉＴａＯ₃、およびＫＴＰがある。一般に強誘電ドメイン反転は、注入および熱処理によって行われる。例えば、前記３種類の材料、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、ＫＴＰについては、それぞれＴｉ注入、プロトン交換、Ｂａ注入が行われる。ＬｉＮｂＯ₃およびＬｉＴａＯ₃にあっては、前記の分極化技法により、分極化可能材料に浅い導波路の相互作用にのみ適した浅いドメインが発生する。光学導波路モードとの重なりを最大にし、装置の効率の最適化を図るには、ドメイン反転格子が垂直ドメイン壁部を備えた矩形になっている必要がある。ところが、ＬｉＮｂＯ₃にあっては、チタン注入法（titanium in-diffusion process、米国特許第５０３６２２０号）により三角形ドメイン反転格子が生成され、ＬｉＴａＯ₃にあっては、６００℃前後の温度でのプロトン交換および熱処理（米国特許第５２４９１９１号）により、半円形のドメインが生成される。以上のような、変則形状の非矩形ドメインでは、所望の非線形相互作用の効率が低下する。ＫＴＰにあっては、拡散方法に異方性があるため、Ｂａ拡散（米国特許第５１５７７５４号、ＶａｎｄｅｒＰｏｅｌら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５７（２０）、２０７４〜２０７６ページ、１９９０年）により生じる反転ドメインが、垂直な側壁部を伴う矩形となる。しかし、前記反転ドメインは比較的浅く、導波路の相互作用には利用できるが、バルク用途では、効率があまり高くない。ＫＴＰドメイン反転法では、光学導波路を形成するのに利用されるのと同じイオン交換工程でドメイン反転が行われるので、なお一層問題が複雑になる。すなわち、（ドメイン反転と導波路作製工程が別々ではなく）装置を製造するのに処理工程を１つしか必要としないが、導波路およびドメイン反転の寸法をそれぞれ個別に最適化して最高性能を発揮させることができないことにもなる。周期的に反転する領域パターンを得るには、導波イオン交換領域と非導波非交換クリスタルとが交互に組み合わさって構成される分割導波路を形成する。電界によって生じる分極化など、その他のドメイン反転法を適用すると、前記２つの製造工程が分離され、最適化をそれぞれ別々に行うことができる。従来技術のドメイン反転法は、導波路により生じる相互作用にのみ適した比較的浅い表面形状に限定されている。［ただし、Ｍａｇｅｌらが解説を行っているレーザ加熱ペデスタル成長法により成長させた、ＬｉＮｂＯ₃の周期分極化ファイバは例外である（Ｍａｇｅｌら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５６（２）、１０８〜１１０ページ、１９９０年）。しかし、前記の周期分極化ファイバの場合、約３ｍｍ以上の長いサンプルに確実に位相を整合させるほどには、領域寸法および境界位置を制御できないという問題がある。］ビームが導波路に進入した際にクリスタルの前面で発生する強度が材料の損傷しきい値をはるかに上回るため、導波路装置は高出力パルス化レーザシステムの周波数変換など、高出力の相互作用には不適当な装置である。非線形クリスタルの物理的損傷を避けるには、高出力ビームの集中を緩和する必要がある。周期分極化材料が前記のような用途で有用となるには、分極化をバルククリスタルのアパチャ全体にわたり均等に行う必要がある。強誘電性材料内でバルク周期分極化を行うドメイン反転法が必要である。ＹａｍａｄａらがＬｉＮｂＯ₃について明らかにした電界誘導分極化（米国特許第５１９３０２３号）によれば、垂直壁部を備えた性能のきわめた高い領域構造、およびあらゆる強誘電体内でのバルク相互作用の擬似位相整合に適した深層分極化が可能となる。第２ａ図に示すように、Ｙａｍａｄａらは、パルス化高電圧２０の印加と、クリスタルの±ｚ面上に付着させたパターン化金属電極２２との併用について述べている。高電圧パルスは、クリスタルの高圧電界強度をしのぎ、金属電極下でドメイン反転１２を発生させる。ところが、著しい電気絶縁破壊が頻繁に発生するという問題が残るため、この分極化技法は、これまで装置の製造に採用されなかった。電気絶縁破壊の影響が著しいため、科学文献に収録された電界分極化の研究に関する報告［Ｙａｍａｄａら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６２（５）、４３５〜４３６ページ、１９９３年、Ｙａｍａｄａら、ＡＳＳＬａｎｄＢｌｕｅＧｒｅｅｎＬａｓｅｒｓ１９９３、ｐａｐｅｒＣＴｈＡ１−１、ＯｐｔｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｍｅｒｉｃａ］は、クリスタル基板の厚さが１００μｍの場合に限られている。バルククリスタルを応用するには、さらに大きなアパチャが必要である。Ｙａｍａｄａらの研究に続いて、Ｂｕｒｎｓらは、ごく最近、厚さ約２５０μ ｍのＬｉＮｂＯ₃スラブ内でドメイン反転構造を実現した［Ｂｕｒｎｓら、ＰａｐｅｒＣＴｈＣ３−１、ＣｏｍｐａｃｔＢｌｕｅＧｒｅｅｎｌａｓｅｒｓ１９９４、ＯｐｔｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｍｅｒｉｃａ；Ｂｕｒｎｓら、Ｐｈｏｔ．Ｔｅｃｈ．Ｌｅｔｔ．、Ｖｏｌ６、ｐ２５２−４、１９９４］。ところが、電気絶縁破壊がやはり問題として残り、反転ドメインの幅が、フォトリソグラフィでパターン化した金属電極では十分に画定されず、その結果、装置の効率が大幅に低下する。ｘカットまたはｙカットを施したクリスタル基板に基づき、電界を利用して強誘電性クリスタルをパターン形式で分極化し、擬似位相整合を行う技法が、１９８０年にＰａｐｕｃｈｏｎらにより提案された（米国特許第４２３６７８５号）。第２ｂ図に概略を示すように、前記の発明では、フォトリソグラフィにより光学クリスタルのｘカット面またはｙカット面２６上に小円鋸歯状の電極構造２４を、所望の非線形相互作用のコヒーレンス長さにより定義される周期で作製する。電界がクリスタルのｚ方向（材料の自然分極化方向）に非平行になるように２つの電極間に高電圧を印加して、クリスタル基板を周期的にドメイン反転させる。前記の提案以後、この周期的な分極化技法は、クリスタル基板にＬｉＮｂＯ₃ を利用して実施され、科学文献で結果の報告が行われたが［Ｊａｎｚｅｎら、ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＰｈｏｔｏｎｉｃｓＲｅｓｅａｒｃｈ、ｐａｐｅｒＴｕＤ５−１、１９９２年、ＯｐｔｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｍｅｒｉｃａ］、同一平面上にある電極間の電界がクリスタル深部まで貫入しないため、反転ドメインが常に浅く（≦２μｍ）なるという問題がある。また、Ｐａｐｕｃｈｏｎらが提案している方法として、ドメイン反転に使用した電極上に第２の電極を付着、パターン化して、異なる電圧を擬似位相整合を行った格子内の反転ドメインおよび未反転ドメイン部分に印加できるようにしてから、擬似位相整合を行った相互作用の波長ピークを電気光学的効果を利用してさらに調整する方法がある。Ｍａｔｓｕｍｏｔｏらは、電気的かつ周期的に分極化を行ったＬｉＴａＯ₃導波路内で青色光の二次高調波を発生させる方法について述べている（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．、２７、２０４０〜２０４２ページ、１９９１年）。ｚカットしたＬｉＴａＯ₃基板を、約６１０℃のキューリー点直下まで加熱しながら、櫛形電極を使用して周期的に電界を印加することにより分極化した。作製した導波路装置の変換効率は、＋ｚ面上のプロトン交換により作製した装置の効率よりもはるかに低く、それ以上効率の追及は行われなかった。Ｓｉｅｂｅｒｔらは、ｙカットしたＬｉＮｂＯ₃面上において、焦熱電気効果を利用して強誘電体の微小ドメイン反転を行い、電界を発生させる方法について報告している（Ｐｒｏｃ．Ｓｏｃ．Ｐｈｏｔ．Ｉｎｓｔｒ．Ｅｎｇ．、１３６２、３７０〜３７６ページ、１９９１年）。ｚ軸に沿って約６μｍ隔たった一対の小円鋸歯状電極をｙカット表面上で周期３０μｍでパターン付けする。クリスタルを約１００℃に加熱すると、電極間の強誘電領域を空間的に周期反転させるのに十分な電圧が、焦熱電気効果により電極間で発生する。しかし、電界はクリスタルの深部まで侵入せず、したがって得られる領域の深さが、わずかに約１μｍ程度と非常に浅いため、導波路を基本とする相互作用の効率も低い。Ｍｉｚｕｕｃｈｉらは、ｘカットしたＬｉＴａＯ₃内で選択プロトン交換および急速加熱処理により周期ドメイン反転を行う技法について開示している（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、６２、１８６０〜１８６２ページ、１９９３年）。この技法は、ｚカット表面で行うのがより一般的である。領域変換域は、ｙ− ｚ平面内のｚ軸に対してある角度だけ傾いている。ところが、擬似位相整合を行った相互作用は、そのようなドメイン反転構造中ではいまだ明らかにされていない。電界分極化は、強誘電体に限定されるものではない。Ｂｒｕｅｃｋらは、石英ガラスを高温（２５０℃〜３２５℃）で強電界（約５ｋｖ／ｍｍ）に曝した場合に石英ガラス内に生じる高レベルの二次非線形性について報告している（米国特許第５２３９４０７号）。安定した非線形性は、印加した電界の影響により石英ガラス内でイオン性汚染種が移動するのが原因だと考えられる。有機ポリマー材料も電界の印加により分極化して、二次光学非線形性を発現させることができる（例えば、米国特許第５０６４２６５号）。二次非線形磁化率を示すペンダント基を側鎖として熱可塑性ポリマーに付加する。このポリマーをガラス転移温度近くまたはガラス転移温度以上まで加熱し、直流電界を印加して一軸配向の側鎖ペンダント基の分子双極子を整列させ、さらにポリマーが電界の影響下にある間にポリマーを冷却して側鎖分子の整列を固定することにより、分極化が行われる。現在の技術では、擬似位相整合を行った二次高調波発生に基づく低価格な可視光源、および非線形光学相互作用を対象として周期的に分極化したバルク材料を製造するのに必要な数々の特性を得ることは不可能である。その理由となる問題点としては、サンプルごとの再現性が低いこと、反転ドメインが浅くバルク光学相互作用に不適切なこと、およびクリスタル基板上での電気絶縁破壊が著しいことがあげられる。既知のドメイン反転法のうち最もすぐれたものが、ｚカット表面にだけしか適用できず、またこの方法では浅い反転ドメインだけしか生成できないため、従来技術においては、集積光学導波路変換装置の分野の基本が、ｚカットした強誘電体にほぼ限られていた。ＬｉＮｂＯ₃へのチタン注入およびＫＴＰにおけるバリウムイオン交換についても事情は同様である。これらの材料内で非線形光学係数ｄ₃₃を最大にするには、ｚ軸にそってポンプおよび信号ビームを分極化（導波チップの平面に対して垂直に分極）しなければならず、したがってＴＭ分極導波路モードが必要になる。ところが、半導体ダイオードレーザの分極化は、ＴＥモード、すなわちダイオードの平面に平行に行われる。したがって、高価な分極回転要素をダイオードと非線形クリスタルの間に挿入する必要がある。よって、導波路モードをＴＥ偏光して、ダイオードレーザ入力の整合を行い、やはり大きなｄ₃₃ 非線形光学係数を得られるようにするには、周期的に分極化するｘカットまたはｙカットの強誘電性クリスタルを製造することができる技法がきわめて必要になる。分極化に必要な電界強度は電気絶縁破壊のしきい値に接近しているため、電界分極化は困難である。分極化を行うには、印加する電界の強度が、分極化に必要な電界の強度よりも高くなければならないが、絶縁破壊を起こす電界の強度よりも極端に高すぎてはならない。実際には、このような状態を実現することは非常に難しく、またサンプルが大きくなると絶縁破壊を起こす電界の強度がサンプル上で変化するため、なお一層困難になる。従来技術には、絶縁破壊に関して固有の問題がある。電極の構造上、材料の一部は、サンプルのバルク内で印加される平均的な電界よりも強度がはるかに高い電界の影響を受ける。従来技術で使用される電極パターンは、電界を集中させ、その結果、絶縁破壊が激しくなる。従来技術の問題は、第２ａ図（従来技術）に示すように、通常、フォトリソグラフィによりパターン化されている電極形状が原因であることが明らかとなっている。金属膜２２にパターンを付け、分極化が必要な領域１２の上に連続的な接触層を形成し、次に元来の分極化が乱されない領域１３上前記金属膜を除去する。通常短いパルスの発生中に、電極２１と２２との間に電界を印加し、一定の印加電圧以上で分極化を実施する。残念ながら、多数のサンプルでは、パルス印加中にいつか電気絶縁破壊が発生し、その結果生じるアーク放電によりサンプルが物理的に破壊される。絶縁破壊は非常に高い確率で発生するため、電界分極化は、ドメイン反転強誘電性材料の製造方法として非実用的であると見なされている。従来技術の電極構成にまつわる問題点は、基板材料表面の電界パターンを分析してみると明らかになる。第２ａ図の形状において、電極間の間隙２３内部の表面上にある電界の通常の構成要素の強度は、パターン形成した電極から離れたバルク内の電界強度の値Ｅ₀のほぼ０．５倍である。これについては、例えばＪ．Ｄ．Ｊａｃｋｓｏｎが有名な著書“ＣｌａｓｓｉｃａｌＥｌｅｃｔｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ”（第２版）の中の複合境界条件を扱った章で明らかにしている。ガウスの法則からいえば、電極下の面にそった通常の平均電界強度は、バルクの電界強度Ｅ₀よりもはるかに高くなければならないことになる。ＬｉＮｂＯ₃にあっては、分極化しきい値よりも高く、かつサンプル内のどこかで絶縁破壊しきい値以下になっている強度Ｅ₀の電界を一様に印加することはこれまで不可能であった。この問題は、電極下で電界が増大するのが原因である。電極の空間デューティ・ファクタが５０％（すなわち電極の幅が周期の５０％）である場合、電極下の通常の平均電界強度は１．５×Ｅ₀となる。電極下の電界のピークは、さらに大きくなる。電界の通常の構成要素の強度は、電極の一方の縁部で０．５×Ｅ₀の値をとり、この値からピーク値まで増大し、もう一方の縁部でふたたび０．５×Ｅ₀にもどるといったように、位置ｘの関数として連続的に変化することがファラデーの法則からわかる。通常の電界のｘ変動に対して妥当な関数形を想定すれば、静電気的な問題が解明されなくても電界強度のピークレベルを予想することができる。従属性が正弦的であると仮定すれば、通常の電界強度のピーク２．５×Ｅ₀を計算することができる。実際の電界強度のピークはバルクの電界強度の２倍前後となる。ＬｉＮｂＯ₃室温絶縁破壊電界強度は、ソニーの研究グループ（Ｙａｍａｄａら）により、２６ｋＶ／ｍｍ前後であると報告されている。分極化に必要な電界強度は、室温で２２〜２４ｋＶ／ｍｍであり、マージンは２０％以下である。バルクの電界強度は分極化の電界強度以上でなければならない。そうでない場合、ドメイン反転がサンプル全体に伝播しない。（高温になると分極化の電界強度が低下することがわかっているが、絶縁破壊の電界強度も低下し、その結果、高温では著しい利点が得られない。）分極化を行うには、印加した電界の強度が分極化電界強度をしのぐ必要があるが、絶縁破壊電界強度を長時間、大幅に上回ってはならない。長時間、大幅に上回ると、壊滅的な電子なだれによりサンプルが破壊される。必要電界強度と最大電界強度との間のマージンは、印加した電界の４倍変動よりも明らかに狭くなる。従来技術において実現されていた単純な周期電極構造では、最大（ピーク）印加電界強度を分極化可能材料８のバルク内の分極化電界強度以上、かつＬｉＮｂＯ₃内の絶縁破壊電界強度以下に維持することはできない。ＫＴＰやＬｉＴａＯ₃ など、その他の強誘電性材料にも同様の問題がある。絶縁破壊電界強度を上回ることなく周期的分極化を行うことができる技法が必要である。必要になる周期電極構造は、（非線形光学極性が反転する領域の空間的限度を制御するために）サンプルの表面にそって印加電界の強度を分極化電界強度以上および分極化電界強度以下に調整するとともに、電圧パルスの印加中、ピーク電界強度が絶縁破壊電界強度を長時間、大幅に上回ることがないようにピーク電界強度を制御するような電極構造である。発明の概要本発明によれば、例えば周波数倍増器として有用な分極化誘電体構造を作製するには、まず圧電効果のあるニオブ酸塩やリチウムニオブ酸塩などの分極化可能誘電性材料の第１の面に隣接する電極面を手段として、例えば大地のような均一な電位を発生させ、次に分極化可能誘電性材料の第２の面に隣接する電界を印加する。製作にあたっては、選択位置での電界振幅レベルを分極化可能材料内のあらかじめ画定した領域で原子を再配列するのに十分な状態にした状態で、電界を三次元的調整パターンにしたがって空間的に調整するとともに、調整パターンの調整振幅レベルを調整パラメータにしたがって制御する。調整振幅レベルの制御機構は、分極化可能材料に向かって延びる導電性材料の突起、または分極化可能材料を電極プレートと分離している誘電体の誘電率の変動調整によって制御できる。誘電体材料は、プレート、付着層、または液体である。パターンを周期的に整合して、導波路を含むパターン化有極構造を形成する。分極化可能材料のウェーハを挟んで、第１および第２の電極を対向させて配置するか、または相互に交差するように分極化可能材料の縁部にそって配置し、ウェーハ面上の電極には、第２の電極に向けた小円鋸歯状の縁部が設けられている。本発明の別の実施態様によれば、圧電材料に分極化力を加えて応力を発生させることにより、圧電材料内の調整振幅レベルを選択的に高める。制御機構の形状に、例えば分極化可能材料の表面に隣接する角部によって形成される電界集中領域を取り込んで、被制御ドメイン整列の核形成（初期成長核の形成）を促進する。ドメイン整列の程度は、制御機構と電位が均一な電極との間の電荷の移動を制限することによって、制御することができる。前記の方法による様々な製品の製造が提案されている。電極パターンにより生じる電界の移動の制御により、所望の分極化を行う。本発明では、印加した電界の強度ピーク値を低下させることにより、絶縁破壊を起こさずにより高い平均電界を印加することができる。あるいは、一定の印加電圧における絶縁破壊発生の可能性を低下させ、実際に生産に用いる大型ウェーハを分極化することができる。添付の図面と合わせて以下の詳細な説明を参照すれば、本発明をさらに深く理解できよう。図面の簡単な説明第１図は、本発明による構造例の断面図である。第２ａ図は、従来技術による第１の構造である。第２ｂ図は、従来技術による第２の構造である。第３図は、分極化可能材料のウェーハの上に載った電界制御マスクの部分断面見取図である。第４図は、分極化可能材料のウェーハの上に載った代替電界制御マスクの部分断面見取図である。第５図は、分極化可能材料のウェーハの上に載った代替電界導電層の部分断面見取図である。第６図は、分極化可能材料のウェーハの上に載った代替電界導電構造体の部分断面見取図である。第７図は、応力増強分極化の説明に使用する部分断面図である。第８図は、表面上にある極制御部分のパターンの平面図である。第９図は、導波路を備えたパターンの平面図である。第１０図は、高さ調整マスクの見取図である。第１１図ないし第１３図は、ＴＥモード導波路構造を作製する方法の見取図である。第１４図は、交差する面上に電極を備えた装置を示す図である。第１５図は、トラフを備えた小円鋸歯状電極を示す見取図である。第１６図は、分極化可能誘電性材料に隣接する電極を備えた被調整誘電体層の部分断面見取図である。第１７図は、ＴＥ導波路を備えた薄板状分極化ウェーハの部分見取図である。特定の実施形態の説明本発明は、導体層で覆われたパターン付誘電体スペーサ層を利用することを含む。導電層を、駆動回路により所定の電圧にするが、サンプルの一面から印加する電界は、導体層までの（制御可能な）距離により調整される。第１図は、本発明により作製した構造例の断面図である。第１図では、ドメイン反転が不必要な領域１３を覆うために、電気絶縁層４を付着させるとともにパターン化してある。導電性液体などの、連続した導電層１４を設けて、絶縁体のパターン化によって残った間隙１０内のサンプルとの接触を行い、絶縁体を覆っている。したがって、導電面が画定する等電位面は、絶縁膜の残りの領域の厚さと位置によって規定される態様で波型状となり、電界（垂直方向）と整合している。従来技術に対する前記構成の利点は、パターン化した電気絶縁層の厚さの差ｄの関数である、サンプルの表面の電界分布を調べれば簡単にわかる。ｄの値が０に近づくにつれ、極限的に電界強度は全体として均一になり、バルク電界強度Ｅ₀ 、すなわち印加した電圧をサンプルの厚さで割った値に等しくなる。周期Ｐに比べてｄの値が非常に大きい場合、表面の電界は強力な調整を受け、導電層が表面に接触する領域の下で電界強度の値は最大となり、絶縁体層の下で最小となる。電界強度のｘ依存性はマックスウェルの方程式で表わされる特性関数の形をとり、デューティ・ファクタのみによって決まる（縁部およびその他のパターン変化から離れた周期構造の場合）。厚さの差ｄが前記の２つの極値の間で変化するにつれて、印加した電界の通常の構成要素の調整は最大値から０へと変化する。本構成および構成方法の重要性は、印加した電界の調整深さを制御できる点であり、この特性は、従来技術にはないに等しい。厚さの差ｄを調整することによって、領域の再配向または分極化を行いながら絶縁破壊を防止するだけ電界調整を減少させることができる。厚さｄは、選択した振幅調整パラメータであって、このパラメータを調整して、特に表面６におけるピークピーク電界変動を含め、分極化可能材料８内部の選択した領域の電界強度を制御することができる。（分極化とは、分極化可能材料内の微細な双極子の原子配向を意味する。分極化には、それまで均一に分極化されていた基板内でのドメイン反転、それまで配向が無秩序であったウェーハ内での分極化方向の設定、部分的に分極化されていた基板内の領域の整列などがある。）パターン化層は、反転を行わない領域を覆う誘電性材料である。（従来技術では、パターン化層が金属であり、反転させる層を覆っている。）本発明は、所望のパターン化を行い、均一な電位を生成し、調整パターンにしたがって電界を制御する方法であり、調整パターンは、例えば突起により導電性材料から作製し、第１図の場合には、導電性材料が導電性液体になっている。第１図は、パターン化した分極化誘電性材料２から、好ましい実施方法によって作製した構造の断面を示す略図である。分極化可能材料８については、例えば酸素プラズマ灰化により清掃を行い、研磨および取り扱いの過程で残留した炭化水素などの汚染物質を除去する。本実施形態の場合、前記分極化可能材料は、市販の単一領域ＬｉＮｂＯ₃で構成された強誘電性クリスタルである。電気絶縁誘電性膜４を、所定の厚さを有するマスクとしてｘ−ｙパターンでクリスタルのｚカット面６上に付着させる。処理の単純化をはかるため、電気絶縁誘電性膜は有機フォトレジストで構成され、厚さが最大数ミクロンある。（ＳｉＯ₂やＴｉＯ₂ など、その他の絶縁材料を代わりに使用することもできる。電気絶縁性があることが望ましいが、材料が絶縁破壊や劣化を起こさずに高印加電圧に耐えるのであれば、誘電性材料に電気絶縁性は要求されない。）選択した厚さを有し、電界強度を制御する電気絶縁マスクのパターンは、標準的なリソグラフ技法により適当なフォトマスクを介してフォトレジストを露光すると得られる。（そのほかのパターン作成方法としては、プロジェクション・フォトリソグラフィがあり、フォトマスクとクリスタル基板との接触を必要とせず、大量生産用途により適している。）第１図の電界制御マスクの見取図を第３図に示す。このマスクは、ＬｉＮｂＯ₃ ８の＋ｚ面に付着させた平坦な電気絶縁膜４で構成され、電極材料（例えば、導電性液体）がクリスタルと直接電気的に接触するように、前記電気絶縁膜には接触窓１０がパターン状に設けられている。好ましい実施形態では、ＬｉＮｂＯ₃を強誘電性基板クリスタルとして、＋ｚクリスタル面上にパターン付電界制御マスクを形成してある。これは、＋ｚクリスタル面で領域核形成が起こり、次に−ｚ面に向かって成長が行われるためである。ドメイン反転は、＋ｚ面上に密集しているため、−ｚ面上にパターン付マスクを設ける必要はなく、したがって、平坦な導電性材料により、−ｚ面に適切な電気的接触を行う。ＬｉＮｂＯ₃や、ＬｉＴａＯ₃、ＫＴＰ、ＫＮｂｏ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＳＢＮ、Ａｇ₃ＡｓＳ₃など、その他の強誘電性材料、さらにはある種のポリマーや石英ガラスなど、非強誘電性材料（過分極率が高い双極子発色団を有する）に関する実施形態では、領域核生成が生じる材料面に必ずパターン付電界制御マスクを被せる必要がある。誘電体は破壊することなく印加電界を維持するため、電界分極化法が有効であるためには、分極化可能材料が誘電体になっている必要がある。分極化の過程で誘導電流が損傷の原因にならない限り、分極化可能材料は絶縁材料である必要はない。材料の第１の面７、すなわち−ｚ面への接触は、第１の導電性材料１５によって行われ、この材料は、いずれの実施形態においても、液体導体、または−ｚ面上に付着させた金属薄膜、または−ｚ面に隣接したバルク導電体になっている。本明細書の実施形態の説明中で使用する「隣接」という言葉には、材料間（表面と導体の間）に被覆を挟む場合も含まれる点に注意されたい。第１の面に対向する、材料の第２の面６、すなわち＋ｚ面への電気接触は、第２の導電性材料１４（第１の導電性材料と同じ材質の場合もある）を電気絶縁誘電性膜上に付着させて行う。対向面は、第１の面からいくぶん離れており、用途の形状次第で第１の面に平行になっていてもあるいは傾いており、かつ／または湾曲し、かつ／または角部、縁部、および／または凹部を備えていてもよい。したがって、図示した平坦な局所形状には、分極化可能誘電性材料内のさらに規模が大きい三次元構造を含み、当然ながら膜は真の三次元構造を備えている。液状の第２の導電性材料は、ＬｉＣｌやＫＣＬなどの塩の飽和水溶液である。液体導体は絶縁誘電性膜の接触窓を満たし、クリスタルの＋ｚ面に接触している。接触窓の寸法が小さいため、時として液体導体とクリスタルの第２の表面との間に気泡が閉じ込められることがあり、その結果、良好な電気的接触が妨げられる。液体導体への電気的接触は、導電プレート１６および１７またはワイヤを使用して行い、分極化対象であるサンプルの面積が増大するにしたがい、電流が良好に分布できるようにする。第１図に模式的に示すように、液体導体は、例えばゴム製のＯリング１８および１９を使用して分極化可能材料表面の所望域に封じ込めてある。分極化の過程で液体導体が分極化可能材料の縁部を越え、電気的フラッシュオーバや短絡を引き起こすのを防止するため、封じ込めが必要となる。パルス化した高電圧電位を、適切な電源２０によりクリスタル基板の両端に印加して、基板クリスタルの自発的な分極化傾向に対抗する。すなわち、正電圧をクリスタルの＋ｚ面に印加し、−ｚ面を接地する。別法としては、−ｚ面に隣接した導電材料に負電圧を印加するとともに、＋ｚ面に隣接配置した電界強度制御手段を接地する。電極に使用する導電性材料が金属の導電率を有する必要はなく、分極化の過程で、均一な電位が導電性材料を介して印加できれば十分である。均一な電位に、分極化可能誘電対材料の両端のわずかな電位変動が含まれていてもよいが、ただし、その結果ドメイン反転用の核形成面において生じる電界変動が、電界強度制御手段によって生じる変動に比べて小さいこと、および前記分極化可能誘電性材料両端の電位変動の結果、分極化可能誘電性材料の対抗面に生じる電界変動により、バルク電界強度が分極化伝播の電界しきい値以下に下がらないことが条件である。接地箇所は、どれだけサンプルから離れて配置されていても、十分に電極となることにも注意されたい。接地面を電極の１つとして使用する場合には、分極化可能誘電性材料内で所要の電界を生成するのに必要な電位を低下させるだけのために近くに配置しておく必要がある。それぞれ数マイクロ秒ないし数秒の持続期間を有する複数の高電圧パルスをサンプルに印加する。実施形態において分極化を行うには、印加する有効電位が、必ずクリスタル内のどこかの点でクリスタルの高圧電界強度以上になっていなければならない。ドメイン整列電位しきい値は、電極の構成およびサンプルの温度に左右される。フォトレジスト絶縁層および飽和ＬｉＣｌ電極の温度が室温になっている実施形態の場合、ＬｉＮｂＯ₃基板クリスタルのドメイン反転電位しきい値は、ほぼ２３〜２４ｋＶ／ｍｍである。石英ガラスの場合、石英ガラスウェーハの厚さにかかわらず、有効ドメイン整列電位は約５ｋＶである。クリスタル内の電界は、パターン化絶縁誘電性膜の厚さの差により調整される。したがって、従来技術ではドメイン反転をパターン付導電マスク２２の直下で行う（第２ａ図）のに対して、ドメイン反転１２は絶縁電界制御マスク内の接触窓の下で行われる。本発明により形成される反転ドメイン（第１図）の寸法は、絶縁電界制御マスク上にフォトリソグラフィにより画定された接触窓の構成の寸法によって決まるが、必ずしも前記構成と同じ大きさになっているとは限らない。分極化が行われるためには、直接的な電気接触は不必要であることに注意されたい。絶縁膜により、導電電極のいずれかと分極化可能材料の間の接触が抑制される場合がある。印加した電界の強度が、有効電界強度以上であれば、やはり分極化が起こる。高温で分極化を行うと、ドメイン反転電位しきい値が減少する。導電性エポキシ樹脂を使用して電気接触を行った場合、前記しきい値が室温時の約１１．８ｋＶから、温度２３０℃における約８．９Ｖへと降下することが実験で観測されている。ホットプレートで加熱したオイル浴中で分極化が行われ、サンプル温度の上昇に伴い、クリスタルの絶縁破壊しきい値が減少することが報告されている（Ｊａｎｚｅｎら、ＥＣＯＣ’９２、ＣｏｍｐａｎｉｏｎＷｏｒｋｓｈｏｐ、１９９２年）。しかし、発明者らの実験によれば、導電性エポキシ樹脂でクリスタルに対する接触を行った場合、高温（≦２３０℃）での分極化により、絶縁破壊の可能性が低下することは明らかである。本発明による方法を利用して高温で分極化を行うと、絶縁破壊の可能性が同様に低下するものと思われる。分極化の過程では、例えば、分極化電極装置全体を炉に入れたり、あるいはサンプルを加熱ランプで照明することにより、サンプル温度を上昇させる。ＬｉＮｂＯ₃を電界分極化する間に発生する電気絶縁破壊は、電子なだれが原因であると考えられる。電子が、サンプルを破壊できるだけのエネルギーを獲得する前にクリスタル全体を通過するように基板クリスタルの厚さを（約１００μ ｍまで）薄くすることにより、絶縁破壊の影響を低下させたＹａｍａｄａらの発明などの従来技術とは異なり、本発明では、パターン付絶縁誘電性膜による電界を調整して絶縁破壊を制御するため、電子なだれの影響がなくなる。このため、厚い基板（＞５００μｍ）を分極化することができる。事実、分極化可能なサンプル厚さを制限するのは、高電圧パルスのみだと考えられる。分極化が生じている間に、サンプルの両端に電圧を印加して、電流を監視する。強誘電性クリスタルへの電荷の移動は、希望のドメイン反転パターンを生成するのに必要な量に制限する。ＬｉＮｂＯ₃の場合、前記の量は、１．４μＣ mm^-2 であることがわかっている。電荷の流れを制限するには、１）回路内の電流を制限する（例えば、クリスタルと直列に接続した抵抗を使用する）、２）印加電圧を制限する（印加電圧が分極化しきい値に近くなるほど、電流が低下する）、３）印加電圧のパルス長さを制限する、４）前記の制限法を任意に組み合わせるといった方法がある。電荷の流れを、希望のパターンを作成するのに必要な量に制限すると、領域壁の横方向への動きによるパターン化（周期）領域の結合が防止される。（そうでない場合、ドメイン反転表面積が増大し、したがって、さらに多量の電荷の移動が必要になる。）パターン化した分極化材料の分極化域の寸法および構成は、パターン付分極化基板の用途に合わせて設定する。パターン化した領域構成の寸法は、マスク材料上でパターン化した接触窓の寸法に対応するが、必ずしも、接触窓の大きさとまったく同じではない。標準的なフォトリソグラフィを利用すると、どんな構成でも、絶縁マスク材料内で主要寸法をわずか１μｍにすることができる。領域の深さは強誘電性クリスタルの厚さ、例えば≧５００μｍにほぼ等しく、クリスタル基板の厚さによる制限しか受けない。液体導体接触には、特別な利点がある。液体導体を使用すれば、電流配分性能が低い薄膜金属電極およびワイヤ結合接点が不要になる。薄膜金属電極およびワイヤ結合接点が不要にならなければ、加熱が局限され、電気絶縁破壊が発生する可能性が高くなるとともに、クリスタルの＋ｚ面にある反転ドメインの縁部の質が悪くなる。本発明の第１の代替実施形態では、電気絶縁誘電性膜が、ＳｉＯ₂、あるいはＴｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃などといったその他の硬質絶縁誘電性材料で構成されており、単純なフォトレジスト層と比較して電気絶縁性および耐久性が高いという２つの特徴を発揮する。薄膜電気絶縁酸化物層は、蒸発（またはＲ−Ｆスパッタリング）により簡単に付着させることができる。膜厚は、＞５０ｎｍが適当である。標準的な写真平板技法およびエッチング法、例えば緩衝処理済酸化物エッチ液中での湿式エッチングを利用して所望の電界制御を行うために、硬質絶縁層はパターン化されている。（そのほかに利用できるエッチング法としては、反応性イオンビームエッチングやイオン照射エッチングなどがある。）硬質パターン付膜は、処理および取り扱い中に損傷を受ける可能性が低いため、ＳｉＯ₂などの硬質酸化物絶縁層は、比較的柔軟なフォトレジスト層よりも大量生産に向いている。本発明の第二の代替実施形態では、パターン付電気絶縁電界制御マスクに、異なる構造を利用している。この構造の部分断面見取図を第４図に示す。このマスクは、電気絶縁誘電性材料の１層または複数の層２８で構成され、各層は化学組成が異なっていてもよく、ＬｉＮｂＯ₃クリスタルの＋ｚ面上に適当な技法により付着させてある。マスクには、標準的なフォトリソグラフィによりパターン付けが行われている。パターン化では、マスクの層をすべて除去することにより、ＬｉＮｂＯ₃クリスタル上の接触窓１０を完全に開くか、または平坦層１層または複数層を、少なくとも部分的にそのままクリスタル面上に残すことによってマスク厚さ調整域３０を作成するため、クリスタルとの直接的な電気接触がなくなっている。絶縁マスクの厚さを、マスク厚さ調整域または開いている接触窓の下の高電界強度域でのみドメイン反転１２が発生するように変化させて、クリスタル内の電界を調整する。現像後にすべての領域に材料がわずかに残るようにフォトレジストを露光不足にするだけで、例えば、クリスタル面との直接的な電気接触を許さない単層厚さ調整絶縁マスク構造をフォトレジスト層内に作成することができる。例えば、湿式化学エッチング、反応イオンエッチング、またはイオンビーム照射エッチングなどを利用して平坦層を不完全にエッチングすれば、前記と同様の構造を硬質絶縁体層（例えば、ＳｉＯ₂やＴｉＯ₂）内に作成することができる。多層絶縁マスク構造の例として、（例えば、蒸発またはスパッタリングにより）厚さが最大数ミクロンのフォトレジスト層で被覆したクリスタルの＋ｚ面上に厚さ約５０〜１０００ｎｍで付着させたＳｉＯ₂層があげられる。フォトレジスト層を露光、現像し、その結果得られたパターンを適切なエッチング法（たとえば、緩衝酸化物エッチャント中での湿式エッチング）によりＳｉＯ₂層に転写する。このパターンはＳｉＯ₂層を完全に貫通してクリスタル基板に達する場合もあれば、完全には貫通せず、クリスタル基板に達しない場合もある。パターン形成後の分極化過程でサンプル上にフォトレジストを残し、絶縁マスクの深さ調整、したがって、クリスタル内の電界調整を促進する。厚さ勾配や、複数の高さの周期的および非周期的パターンを含めて、分極化可能誘電性材料上の誘電性膜の選択的厚さを様々に変化させることができる。本発明の第三の代替実施形態では、電界制御絶縁マスクの接触窓またはマスク厚さ調整域内に閉じ込められた気泡の影響が解消される。このような気泡は、液体導体の孤立を促進して電界強度を局所的に低下させるとともに、分極化を阻害する。第５図に示すように、導電層３２（例えばアルミニウムなどの金属）をパターン付絶縁マスク４の上（例えば蒸発またはスパッタリングにより）に付着させる。マスクの厚さの変化は、振幅調整パラメータであって、このパラメータを調整して所望の電界調整を行うことができる。パターン化により絶縁マスク材料が完全に除去された箇所１０では、付着させた導電層が直接クリスタルの表面に接触する。領域の一部が気泡に覆われていても液体導体が領域内のいずれかの点で導電層に接触する限り、付着させた導体層の上に液体導体を重ねると、マスク厚さ調整域１０および３０のあらゆる部分との電気接触が行われる。各マスク厚さ調整領域上で連続的な電気接触が行われると、完全なドメイン反転が起こり、またドメイン反転パターンの全体的均一性が向上する。パターン付絶縁マスク上に厚い導電性膜を付着させると、付着膜全体にわたって電気接触を維持することができる。すなわち、厚い付着導電膜の一部と電気接触を行うと、電界制御絶縁マスク内のマスク厚さ調整域全体との接触が行われる。導電膜との電気接触は、液体導体または＋ｚ面に隣接するバルク導電材料への直接接触によって行われる。本発明の第四の代替実施形態では、第６図に示すように、高さ４０を調整した構成の突起部３８を備えた第２のパターン付導電性材料３６を使用して、分極化可能誘電性材料内の電界強度を制御している。前記突起部は、印加電界の強度の調整量が決まるように選択した高さと、電界調整のパターンが決まるように選択した横方向の寸法を有している。突起部は、電極３６と材質が同じか、または電極に付着させた別の導電性材料で作られている。例えば金属プレート、薄膜、または液体導電性材料である第１の導電性材料３４は、ＬｉＮｂＯ₃クリスタルの第１の面、すなわち−ｚ面７に隣接して配置されている。第２のパターン付導電性材料は、ＬｉＮｂＯ₃クリスタルの第２の面、すなわち＋ｚ面６の上部に配置され、第２の面は第１の面に対向し、突起部は第２の面と向かい合うようになっている。第１の導電性材料と第２のパターン付導電性材料との間の距離の差４２は、分極化可能誘電性材料内の選択した領域の電界強度を制御するパラメータである。有効な電位２０を第１の導電性材料と第２の導電性材料の間に印加すると、分極化可能誘電性材料の電界強度が、材料のドメイン反転電位しきい値を上回る箇所に限って、分極化１２が起こる。分極化により、分極化可能誘電性材料内で、第２のパターン付導電性材料上の突起部の構成にしたがったパターンの選択的なドメイン反転が起こり、パターン付分極化誘電構造２ができる。ただし、前記パターンは必ずしも突起部と寸法がまったく同じではない。突起部が、調整済の電界を生じる場合、突起部には誘電性材料が充填してあることに注意されたい。第２の導電性材料の突起部３９の平坦な構成は、パターン付分極化材料の希望用途により定める。平坦な構成の湾曲が顕著なため、突起部が画定する面が、多数の突起部に対応する距離にわたって強度の三次元的特性を備える場合がある。各突起部は、領域形成の核となる１つまたは複数の電界集中領域５４を備えるように設計されている。電界集中領域は、選択した電界制御領域を取り囲む角部で構成されている。電界制御領域が導電性材料である場合、角部は内側角部、また電界制御領域が誘電性材料である場合、角部は外側角部であって、誘電性材料テンプレートの周囲に形成される導電性材料内で電界集中を発生させる必要がある。パターン付導電性材料上の突起部の構成は、まずフォトリソグラフィにより、材料面にフォトレジストの層をパターン付けし、次にエッチング、例えば湿式化学エッチング、反応性イオンエッチング、またはイオンビーム照射エッチングにより、パターンを材料内に転写して作製する。突起部の調整済高さは、エッチング時間により定まる。本発明のさらに別の実施形態（第１６図）では、第１６図に示すように、誘電率を調整したパターン付誘電性膜２１２を使用して、面２２０上および分極化可能誘電性材料２１０内の電界強度を制御する。誘電性膜２１２は、誘電率を増大させた領域２１８または誘電率を減少させた領域２２６あるいはその両方の領域を備え、調整を行う。誘電率を調整した領域は、分極化可能材料の面２２０と局所的に交差して２次元で配設されている。第１の導電性材料（電極）２１６は、面２２２に隣接して配置され、第２の導電性材料２１４は面２２０と向かい合った誘電性膜に隣接して配置されている。電源２２４を使用して２つの電極間に電位を印加し、この電位は、材料２１０内部でドメイン反転を引き起こすしきい値よりも高くなっている。誘電性材料の厚さ２２８は、印加した電界の強度の調整を制御するパラメータであり、膜２１２の誘電率調整の程度も、印加した電界の強度の調整を制御するパラメータである。本発明の方法は、ＬｉＮｂＯ₃クリスタル面で応力または歪を印加することによって向上する。この応力または歪は、圧電効果による電界をクリスタル内で発生させる。印加された分極化の電位は、発生した電界により増大または減少し、分極化を促進する場合と、抑制する場合とがある。第７図の電界４６が示すように、パターン付電界制御絶縁マスクを介して、周期的応力をクリスタル面に加える。熱膨張係数がＬｉＮｂＯ₃とは異なる平坦層４４を高温（または低温）にて付着させ、次に室温まで冷却することによって応力を平坦層に発生させ、クリスタル４６に加える。層内の応力を引張応力にするか、または圧縮応力にするかは、熱膨張率が高い膜を付着させるか、または熱膨張率が低い膜を付着させるかでそれぞれ選択することができる。写真平板技法により平坦層にパターンを施し、電界制御マスク４および４４を形成すると、クリスタル面上に周期的歪が発生する。あるいは、平坦面を室温で付着させてパターンを付け、分極化中にクリスタルを高温まで加熱（あるいは冷却）して、周期的歪を発生させることもできる。圧縮歪を与えた層にパターンを付けると、電界制御マスク下のクリスタルに引張歪が発生し、パターン化した窓１０に向かって層の膨張が可能なマスク縁部のクリスタルには圧縮歪が発生する。適切な平坦層の例としては、ＳｉＯ₂があり、ＳｉＯ₂の熱膨張係数はｘ軸およびｙ軸にそって約５．５×１０^-7℃であり、これに対してＬｉＮｂＯ₃の場合は、１５×１０^-6℃である。ｘ軸にそって歪を与えると、圧電テンソルのε₃₁₁係数によりｚ軸にそって電界が発生する。ＳｉＯ₂を上に被せたＬｉＮｂＯ₃の場合、発生する電界の強度は、ＳｉＯ₂層の付着温度（Ｖ／ｍｍ／℃）との温度差１℃につき約±１２Ｖ／ｍｍなる。したがって、層付着温度との温度差が１００°Ｃである場合、電界強度１２００Ｖ／ｍｍの内部電界が発生し、この電界により、印加分極化電圧はクリスタルに与えた歪の種類にしたがって増大するか、または減少する。分極化可能誘電性材料に分極化力を加えた場合、応力により発生する圧電電界パターンを利用して分極化力をドメイン整列に必要な有効分極化力以上、または以下に調整することができる。ドメイン反転の核形成が起こる領域で調整を行った場合、この調整は分極化可能材料内に分極化パターンを作成するのに効果がある。電界分極化の場合、均一な電極を使用し、応力印加パターンによって分極化パターンを制御することができる。電界を補助とした方法は、イオン内部拡散、イオン外部拡散、急速加熱処理など、その他の分極化技法の場合にも適用できる。本発明のその他の実施形態には、ほかの分極化可能材料を使用しているものもある。その他適切な強誘電性クリスタルとしては、ＬｉＴａＯ₃、ＫＴＰ、ＫＤＰおよびその異種同形体、ＫＮｂＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＳＢＮ、Ａｇ₃ＡｓＳ₃などがある。また、本発明は、石英ガラスや有機ポリマーなど、非強誘電性材料のパターン分極化にも適用できる。前記のような材料に本発明を適用する場合、パターン分極化を左右するのパターン付電界制御材料を、反転ドメインの核形成が行われる面（例えば、ＬｉＮｂＯ₃の場合には、＋ｚ面）に隣接して形成するか、または配置する。電界制御材料の構成を利用して、パターン付分極化誘電構造作製の分極化パターンを形成する場合、電界を集中させる電界制御材料の領域から分極化領域の核形成が行われることが実験的に明らかになっている。ＬｉＮｂＯ₃の＋ｚ面に付着させ、フォトリソグラフィによってパターンを付けた導電性材料、例えば金属膜を使用して電界制御を行うと、金属膜のパターンの外部角部で分極化領域の核形成が行われる。この場合、金属層にいたる結合ワイヤにより、導電性エポキシ樹脂を使用して金属電極との電気接触が行われ、＋ｚ面上のパターン付金属電極と−ｚ面上の平坦な金属電極の間に高電圧パルスが印加されるとき、導電膜パターンの隣接側辺部間の内部角は１８０°未満である。平坦なパターンの場合、角部とは、パターンのスケール上で幾分丸みを帯びた幾何的形状である角度で、交差する２つの境界の接合部分をいう。内部角とは、構造内部の弧について測定した角度のことである。三次元的パターンの場合、角部とは、パターンのスケール上で幾分丸みを帯びた幾何的形状で縁部と面とが交わる部分をいう。外部角部は、角部の軸と平面のなんらかの軸との間の１８０°未満の内部角を含む。点は、縁部が交わる外部角部の特殊な場合である。これらの領域では、必ず電界強度が増大し、パターンの大きさに相対する丸みの程度により、増大量が変化する。どんな種類の外部角部を利用しても、ドメイン反転の核形成を行うことができる。大きなクリスタル上で均一なパターン分極化を行うには、第８図に示すように、導電性材料の複数の平坦なセグメント５０から成る電界制御導電性構造４８をクリスタルの＋ｚ面上に作製する。この構造の特徴は、ドメイン整列の核形成に利用する角部の密度が高く、また均一なことである。第８図の各セグメントは、核形成用の角部を４つ備えており、ドメイン整列は、導電電極の下の核形成点から外側に向かって伝播していき、セグメントの中央近くで一つにまとまり、セグメントのほぼ下にほぼ完全な配向領域を形成する。次に、セグメントの線によって形成される直線状の極制御セクタ５２に対して、ほぼ完全にドメイン整列が行われる。極制御領域とは、複数のセグメントで構成される幾何的領域のことであり、ここで材料に生じた分極化がほぼ制御され、セグメント分極化領域およびセクタ内の間隙について平均した場合、分極化の程度が所望の値となる。所望の値は、例えば位相整合格子の場合と同じように、１００％にきわめて近いか、またはいくつかの極制御領域の機能が、平均分極化分数により区別される場合などのようにきわめて低くなる場合とがある。セクタはその他の構造を含む複合接続領域である。このような構造は、適切な導電性材料（例えば、アルミニウムなどの金属）を付着させ、標準的なフォトリソグラフィにより所望のパターンを作成することによって、簡単に作製することができる。パターン付電界制御構造は、ＬｉＮｂＯ₃ の＋ｚ面上に作る必要があるが、これは＋ｚ面上で領域核形成が行われ、−ｚ面に向かって成長していくためである。ＬｉＴａＯ₃、ＫＴＰ、ＫＮｂＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＳＢＮ、Ａｇ₃ＡｓＳ₃、石英ガラス、有機ポリマーなど、その他の分極化可能材料の場合には、パターン付電界制御マスクも、領域核形成が起こるクリスタル面に付着させる。セグメントを整列させて、分極化可能誘電性材料の面上に少なくとも１つの極制御セクタ５２を設ける。各セグメントには、電界の集中を助けるようにした、少なくとも１つの領域５４が含まれている。分極化の核形成を促進するために、電界集中領域には、隣接する側辺部の間に１８０° 未満の内部角が設けられている。高電圧パルスの印加中、電界制御材料のセグメントにより画定される高電界強度領域まで領域が横方向に広がっていき、各セグメントを完全に分極化する。構造全体のセグメントの間の導通は、相互接続導電領域５６を介して維持され、その結果、電界制御構造全体にわたって電流が良好に分布するとともに均一なパターン分極化が行われる。電位源は、ワイヤ結合または直接接触によりパターン付導体に電気接続される。クリスタルの−ｚ面への電気接続は、別の導電性材料により行われる。この導電性材料は、どの実施形態でも液体導体、−ｚ面に付着させた金属薄膜、または−ｚ面に隣接するバルク導体になっている。電界制御材料のセグメントを整列させたセクタを配列して、軸にそって周期的パターンを定めることができる。セクタ内のセグメントの相対配置およびセクタ同士の相対配置を調整して、所望の用途に必要な分極化パターンを作成することができる。バルク光非線形光学周波数コンバータ（bulk optic nonlinear optical freqe ncy converter）には、第８図の電界制御材料の構成が適当である。整列させたセグメントとセグメント間の電気相互接続部とを備えたセクタは、セクタに対して垂直な分極化可能材料を通過するコリメートされた（または焦点あわせされた）レーザビームが、装置の長さにそって集積される場合、均一に分極化された格子に遭遇するように相互にオフセットされ、発生した信号ビームはＴＥＭ₀₀モードで維持される。セグメント相互の間およびセグメント間の相互電気接続部相互の間に間隙があるため、この場合の効率は、装置のアパチャ全体にわたって延びる均一な長いバーで構成されている理想的な例の場合よりも低くなる。効率の低下の度合は、セクタ内のセグメントのデューティ・ファクタとセグメント間の相互電気接合部のデューティ・ファクタとの合計により決まる。２μｍの間隙で隔てられた長さ２０μｍのセグメントに幅１μｍの相互電気接続部を伴う場合の効率は、理想的な効率の約８０％にまで低下する。集積光導波路型非線形周波数コンバータについて、望ましい電界制御構造の実施形態を第９図に示す。整列したセグメント５２のセクタを、光学導波路５８がセグメント５０の１本の列６０を通過するように配列してある。セグメント間の相互電気接続部５６は、導波路５８の経路の外側に設けてあるので、この実施形態の効率は、均一な長いバーで構成した理想的構成の場合とまったく同じになる。適当な写真平板整合マークと使用すると、導波路と分極化セグメントとを簡単に整合させることができる。第１図、第３図、第６図、第８図、および第９図の発明のさらに別の実施形態を、第１０図に示す。第１０図では、電気絶縁マスク６２が、パターン付分極化クリスタル製造用の高領域核発生密度分極化パターンの作成に使用する、厚さ調整を対象とした電界制御構造を形成している。写真平板エッチング法を利用し、絶縁マスク６２の厚さ４０を調整してセグメント５０を形成する。絶縁マスク６２は化学組成が異なる複数の平坦層で形成されている。マスク厚さの調整は、完全に絶縁マスクの一部を除去するか、絶縁マスクの平坦層、１層または複数層の一部をそのまま残すかどうかで異なる。各マスク厚さ調整セグメントは、電界集中領域５４を少なくとも１つ含む。電界集中領域は、セグメントの角部の形をとり、ここではマスク厚さ調整領域の隣接側辺部の間の角度が１８０°未満になっている。厚さを調整した電界制御絶縁マスクの上に導電性材料（図示せず）、例えば、液体導体または絶縁マスク上に付着させた金属膜を重ねてある。この金属膜は電位源に接続されている。第８図および第９図に示すように、バルクおよび導波路周波数変換装置の作製に必要なセクタおよびセグメントの一般的な構成は、電界制御導電性材料に使用するセクタおよびセグメントの構成と同じである。ただし、厚さを調整した絶縁マスクに重ねた導電層により相互接続が行われるため、セグメントの間に電気接続部を設ける必要はない。上に述べたパターン付分極化装置の作製方法では、必ず用途にしたがってパターンを選択する。単純なパターンは、デューティ・ファクタ５０％、２方向の間でドメイン反転する周期格子パターンである。このパターンは、例えば擬似位相整合を行った構造内での非線形周波数変換で使用される。このパターンの周期を選択して、所望の非線形相互作用の位相整合を行う。上記の技法を変形した技法として重要なのは、パターン付電極を使用して、第６図に示すように分極化パターンをサンプル材料に刷り込む方法である。この構成の特徴は、分極化によりパターン化するサンプルに（研磨および清掃以外の）処理を施す必要がない点である。構造が電極に固有のものである場合、サンプルを電極に取り付け、分極化し、電極から外すのに要するのと同じ時間で、サンプルを迅速に大量生産できる。別の分極化の構成の説明では、パターン付電極の使用について必ずしも言及していないが、別の構成もパターン付電極に合うように修正することが可能である。例えば、第５図において、物理的に層４および３２を、図示する分極化可能誘電性材料８に隣接して配置するのに使用する外部電極（図示せず）の表面に、導電性材料３２およびパターン付誘電性材料４を接合することができる。隣接配置には、大きな間隙がない場合も含まれるが、層４および３２と材料８との間にはわずかな間隙がある。ただし、わずかな間隙というのは、層に波型をつける基準となるパターンの通常の寸法と比較した場合のことである。間隙が小さな場合、材料８内の電界の大きさの変動はたいしたものではない。第５図、第６図、第８図、および第９図の導電性材料のパターンは、どれも電界分極化ウェーハの大量生産に使用する電極に装着するか、組み込むことが可能である。第１６図に示す、誘電率が空間的に変化する誘電性材料のパターンも大量生産用電極に装着できる。第５図に示すように、第３図、第４図、および第１０図の誘電構造にも、その上に導電性材料を付着させ、大量生産用電極に装着することができる。本発明はまた、大きなｄ₃₃非線形光学係数を得ることができるＴＥ（transver se electric）偏光周期分極化導波路装置の作製方法を提供するものである。周期分極化基板は、例えば、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、ＫＴＰ、ＫＮｂＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＳＢＮ、Ａｇ₃ＡｓＳ₃などの強誘電性クリスタルである。第１７図に前記作製方法の略図を示す。図示するように、分極化可能誘電性基板８は、バルク基板を実質的に貫通する領域２４８において分極化される。基板ウェーハはＬｉＮｂＯ₃であることが好ましく、ＬｉＮｂＯ₃の場合、図示するように、ｚ軸（非線形材料の光軸）はベクトル２４６により配向される。ウェーハの最上部ｚカット面内に拡散させた熱処理されたプロトン交換（ＡＰＥ）導波路は、導波路２４２の場合について示すＴＭ導波路を形成する。有利なＡＰＥ技法によりＴＥ導波路を形成するには、ｘカット領域またはｙカット領域（または純ｘカット、純ｙカットの中間的なカットを利用できる）を露光する必要がある。切り込み２４０は、縁部を示し、分極化軸２４６はほぼ縁部の面内にある。熱処理されたプロトン交換により、縁部で導波路２４４を作成し、ＴＥ偏光導波路を形成する。分極化が基板のバルク内までおよぶ場合、例えば、周期分極化周波数変換装置ではこの方法が有用である。第１１図、第１２図、および第１３図は、例えばＬｉＮｂＯ₃基板の低コスト作製技法を示す。手順１は、本第１図に示す本発明の方法およびその実施形態を利用して、ｚカットＬｉＮｂＯ₃基板１５０を周期分極化する段階である。その結果得られる反転ドメイン１２は、クリスタル基板全体に延びている。基板の厚さにより、＋ｚ面上にある、フォトリソグラフィでパターン化した電界制御マスクにより行われるパターン分極化の規模と周期性を維持する。周期分極化を行い、パターン付絶縁マスクを取り除いたあと、第１１図に示すように、ｚカット基板を切り込み１５２で薄片とし、ウェーハソーを使用して、反転ドメインバー１２に垂直な薄い条片１５６を作る。第１１図に示すように、各条片をｙ軸の周りに９０°回転させ、Ｘカット面（またはｙカット面）を露出させる。例えばセラック（shellac）またはエポキシ樹脂接着剤でｚカット面１５８同士を接着して、複合ウェーハ１６０（第１２図）を形成する。（第１１図に示すように、分極化領域が、ｘ軸ではなくｙ軸にそって配向されている場合、切断および回転はｘ軸にそって行われることに注意されたい。）分極化されていないｘカット材料は、パターン分極化片の周囲に接着して、複合ウェーハの表面積を増大させる。複合ウェーハの＋および−のｘ面（または＋および−のｙ面）を、例えばロジテック製精密研磨機により光学研磨し、複数のバルク周期分極化材料片から構成される光学的に平坦で亀裂のない複合基板を作製する。研磨したｘカット面（またはｙカット面）の一方に、例えば厚さ２００ｎｍのＳｉＯ₂またはＡｌの薄膜１６２を付着させ、導波路マスクとする。付着させた膜の上にフォトレジストを被せ、適当なフォトマスクを介して露光する。フォトレジストを現像し、焼結させたあと、導波路パターン１６４を、例えば緩衝処理済酸化物エッチ液中で湿式エッチングして付着薄膜に転写すると（あるいは、フォトレジスト層の現像後に、リフトオフ技法を利用して、導波路マスクを付着させ、パターン化すると）、第１３図に示す構造が得られる。導波路マスクのパターンは、クリスタルの薄い条片にそった伝播方向、すなわち周期分極化パターンの軸方向にそった伝播方向に導波路を画定する。ここで複合ウェーハを導波路の伝播方向に対して垂直に方形切断して、デバイス長手方向の薄片１６６とし、導波路への結合ができるようにクリスタルの端面１６８を光学的に研磨する（第１３図）。導波路は、熱処理プロトン交換（ＡＰＥ）法を利用して形成するのが理想的である。別法としては、プロトン以外のイオンを内部拡散させるか、イオン交換して分極化可能材料とする。ＡＰＥの場合、複合ウェーハの条片を溶融安息香酸に浸漬して、酸からでるプロトンをクリスタル内のリチウムイオンと交換する。その結果得られるステップインデクス導波路を３００℃前後で数時間熱処理して、プロトンをクリスタルの内部深くまで拡散させ、光学非線形性の高い低損失導波路を作る。最後に個々のデバイス薄片を分離して汚れを落とす。各デバイスチップは周期分極化ドメイン反転格子構造に対して垂直に延びる複数の導波路を備えている。ＡＰＥ導波路はクリスタルの異常屈折率を増大させ、ｚ軸にそって偏光された光の導波路を形成する。前記の光は、ｘカット材料またはｙカット材料内ではＴＥ偏光される。したがって、本発明により作製されるＴＥ偏光擬似位相整合ドメイン反転導波路によれば、ＴＥ偏光半導体ダイオードと導波路チップとの間に、偏光回転要素を入れる必要がなくなる。取り扱い中に生じる脆い端面の損傷を避ける上から、別の製造方法では、複合ウェーハを方形切断し、端面を研磨する前に、導波路交換および熱処理工程を行う。第１６図に示すように、ｘカット（またはｙカット）強誘電性クリスタルは、電界と、第１の電極１９０および第２の電極１８０の電極構成とを利用して分極化することができる。第２の電極１８０は、クリスタルの縁部１８４から数百ミクロン離れた、強誘電性クリスタル基板のｘカット面（またはｙカット面）１８２に付着させた導電性材料にパターンを付けて形成する。なお、前記基板はＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、ＫＴＰ、ＫＮｂＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＳＢＮ、Ａｇ₃ＡｓＳ₃などで構成されている。ＬｉＮｂＯ₃の基板の場合、領域１２の核がパターン付電極上で形成され、前記領域が−ｚ面に向かって成長するように、電極の小円鋸歯状縁部１８６が、クリスタルの−ｚ面１８８に向かって延びている必要がある。ウェーハ上で電極多数をほぼ平行な配列状態に作製し、このウェーハを薄切りにして個々の条片とする。第１の電極１９０は、導電性材料から形成され、条片のｚカット面の側面に隣接して配置した金属プレートで構成されている。あるいは、金属など、導電性材料の膜を、条片のｚカット面に直接付着させてある。大量生産を行うため、分極化を行う前に、多数の条片を積み重ねる。２つの電極間にクリスタルの高圧電界（約２０ｋＶ／ｍｍ）よりも強度が強い連続電界またはパルス化電界を印加して、クリスタルを分極化する。印加電圧は、基板クリスタルの自発的な分極化の傾向を妨げる。すなわち、クリスタルの−ｚ面上に負のパルスを印加する必要がある。第１の電極がクリスタルの側面に隣接しているため、印加した電界はクリスタルの深部にまで延び、クリスタルのｚカット面に隣接して配置した第１の電極と、第２のパターン付電極との間に深い分極化領域が形成される。第１の電極は実質的に平面状で、第２の電極と平行である。相互に分離するように、電極には角や湾曲を設けてよいが、ただし、印加した電界に、所望の領域で分極化を引き起こすのに十分な強度がなければならない。パターン付の第２の電極は、印加電界を空間的に調整し、強電界強度領域でのみ分極化を行って周期ドメイン反転を引き起こす。ドメイン反転後、クリスタルと、標準的なフォトリソグラフィを利用して、クリスタルの分極化領域に作成した、ｙ軸（またはｘ軸）にそって延びる導波路１９２から第２の導電電極をはがす。ＬｉＮｂＯ₃の基板の場合、光屈折に起因する損傷に対して耐久性があるので、熱処理プロトン交換法により導波路を形成することが好ましい。またその他の導波路を利用してもよい。第１５図に、ｘカットまたはｙカット強誘電性クリスタルを分極化する、別の電極構成を示す。標準的なウェーハスケールのフォトリソグラフィを利用して、強誘電性クリスタルのｘカット面（またはｙカット）面上で第１の薄膜導電性電極１８０（例えばＡｌ製）の多数のパターンを形成する。基板クリスタル２００がＬｉＮｂＯ₃である場合、領域１２の核が第１のパターン付電極上で形成され、前記領域が−ｚ方向に成長するように、第１の導電性電極それぞれの小円鋸歯状縁部１８６はクリスタルの−ｚ面１８８の方向に向いている必要がある。第１の電極のパターン化を行ったあと、フォトレジスト層をウェーハ面に重ねて焼結し、第２の電極２０２の付着工程用のリフトオフマスクを設ける。ダイシングソーを用いて、第１の導電電極間に浅い溝２０４（深さ約５０μｍ）を切り込む。例えば、スパッタリングにより、溝内部に導電性膜２０２（Ａｌなど）を付着させ、溝の−ｚ面に第２の電極を形成する。市販のレジスト除去剤（またはアセトン）でフォトレジスト膜を除去する。ｘ面（またはｙ面）上の第１の電極への電気接続は、ワイヤ結合によって行う。溝の−ｚ面上の第２の電極との電気接触は、物理的接触（すなわちハンダ接合）によって行うことができる。クリスタルの高圧電界（約２０ｋＶ／ｍｍ）よりも強度が強く、クリスタルの自発的分極化（分極化する領域の−ｚ面に負のパルスを印加する）に対抗する連続電界またはパルス化電界を第１の導電電極と第２の導電電極との間に印加すると、クリスタルの分極化が起こる。溝の−ｚ面上の第２の電極はｘカット面（またはｙカット面）のレベルよりも下に延びているため、電界はクリスタル深部まで侵入して、深い領域を形成する。ｘカット面（またはｙカット面）上の第１のパターン付電極は印加電界を空間的に調整して、周期ドメイン反転を発生させる。基板上に、ほぼ平行な電極配列を形成する。例えば、所望のパターンの側辺部とつながる、溝の電極の一端にそって、溝の電極がすべて相互に接続され、例えば、溝の電極の別端にそって小円鋸歯状電極が相互に接続され、櫛状パターンを形成している場合、分極化を１工程で行うことができる。例えば、端部接続部との電気接触が行われている場合、電極の組すべてに所望の有効電位を同時に印加することができる。ｘカット面または（ｙカット面）上の第１の電極を取り除いたあと、標準的なフォトリソグラフィにより、導波路１９２をドメイン反転ドメインに形成する。ＬｉＮｂＯ₃の基板には、熱処理プロトン交換法を利用するのが理想的である。２つの電極位置の間の領域であって、分極化可能材料をほぼ貫通して分極化が行われる領域に導波路を形成する必要がある。導波路を作成したら、ウェーハを方形切断し、端部を研磨して個々のデバイスチップとする。各チップは、複数の周期分極化ＴＥ偏光導波路を備えている。例えば、ＬｉＴａＯ₃、ＫＴＰ、ＫＮｂＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＳＢＮ、Ａｇ₃ＡｓＳ₃、石英ガラス、有機ポリマーなど、基板材料として使用される、ＬｉＮｂＯ₃ 以外の分極化可能材料の場合、第１のパターン付電極および第２の電極の配向は、ドメイン核形成が起こる材料面によって決まる。第１のパターン付電極は、分極化対象である材料の核形成面に配置する必要がある。本発明によれば、低コストかつ新規な構成のパターン付分極化ＬｉＮｂＯ₃をバルク形式で製造することができる。本発明により可能となる用途には、高密度光学保存、情報ディスプレイ、蛍光検出、および印刷などがある。前記のようなＬｉＮｂＯ₃材料を使用する独特なレーザシステムもいくつかある。以上、具体的な実施形態を参照して本発明の説明を行った。そのほかの実施形態も、当業者にとっては明らかであろう。したがって、本明細書の一部を成す添付の請求項で明らかにする場合を除き、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。

Claims

【特許請求の範囲】１．第１の導電性材料を分極化可能誘電性材料の第１の面に隣接して配置する段階と、前記分極化可能誘電性材料内で選択した領域の電界強度を、選択した振幅調整パラメータにしたがって制御する手段を、前記分極化可能誘電性材料の第２の面に隣接して配置する段階と、前記第１の導電性材料と前記制御手段との間に、ドメイン整列電位しきい値以上の有効電位を印加して、前記分極化可能誘電性材料内でパターンにしたがって選択的にドメイン整列させ、前記パターン付分極化誘電構造を作製する段階とを含むパターン付分極化誘電構造を作製する方法。２．前記電界強度制御手段が、前記第１の面に対向する前記第２の面に向かい合う、高さを調整した構成の突起部を有する第２の導電性材料を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。３．前記電界強度制御手段が、第２の導電性材料と誘電性材料とを備え、前記第１の面に対向する前記第２の面に向かい合い、前記第１の面に対向する前記第２の面と前記第２の導電性材料との間にくる２次元の調整済み誘電率を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。４．前記第２の面と前記制御手段との間の構成にしたがって選択した厚さの誘電性膜を付着させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。５．前記制御手段の前記配置段階が、前記誘電性膜上に第２の導電性材料を付着させる段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。６．前記制御手段が導電性液体であることを特徴とする請求項４に記載の方法。７．前記第２の導電性材料の前記突起部が、前記選択した領域を囲む角部を有することを特徴とする請求項２に記載の方法。８．分極化可能誘電性材料の第１の面に隣接して均一な電位を生成する段階と、前記分極化可能誘電性材料の第２の面に隣接して電界を印加する段階であって、選択した位置における電界振幅レベルが、予め画定した領域内で原子を再配列させるのに十分なレベルになっている状態で、前記電界が三次元的調整パターンにしたがって空間的に調整され、前記調整パターンの調整振幅レベルが調整パラメータにしたがって制御される段階とを含む、分極化誘電構造を作製する方法。９．前記調整パターンが、前記第１の面に対向する前記第２の面に向かい合う、高さを調整した構成の突起部を有する導電性材料を備えることを特徴とする請求項８に記載の方法。１０．前記第２の面と前記導電性材料との間の前記構成にしたがって選択した厚さの誘電性膜を付着させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。１１．前記導電性材料が、前記誘電性膜への付着物を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。１２．前記導電性材料が導電性液体であることを特徴とする請求項９に記載の方法。１３．第１の面および第２の面を備える分極化可能誘電性材料と、前記第１の面に隣接する第１の導電性材料と、選択した振幅調整パラメータにしたがって、前記分極化可能誘電性材料内の選択した領域の電界強度を制御する手段とを備えるパターン付分極化誘電構造。１４．前記電界強度制御手段が、前記第１の面に対向する前記第２の面に向かい合う、高さを調整した構成の突起部を有する第２の導電性材料を備えることを特徴とする請求項１３に記載の構造。１５．前記電界強度制御手段が、第２の導電性材料と誘電性材料とを備え、前記第１の面に対向する前記第２の面に向かい合い、かつ前記第１の面に対向する前記第２の面と前記第２の導電性材料との間にくる２次元の調整済み誘電率を有することを特徴とする請求項１３に記載の構造。１６．前記第２の面と前記制御手段との間の構成にしたがって選択した厚さの誘電性膜をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の構造。１７．前記第２の導電性材料の前記突起部が、前記選択した領域を囲む角部を有することを特徴とする請求項１４に記載の構造。１８．パターン付分極化誘電装置を作製する分極化パターンの作成に使用する、電界制御導電構造の構成であって、前記構造が、分極化可能誘電性材料の表面上に少なくとも１つの極制御セクタを備えるように整列した、前記電界制御導電性材料の複数のセグメントを備え、前記各セグメントが、電界の集中を助けて分極化の核形成を促進するようになっている領域を少なくとも１つ含む構成。１９．前記電界制御導電性材料の前記少なくとも１つの集中領域が１８０°未満の内角を有する角部を備えることを特徴とする請求項１８に記載の構成。２０．前記セクタが、軸にそって周期パターンを画定することを特徴とする請求項１８に記載の構成。２１．導電性部分を電位源に相互接続する導電手段をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の構成。２２．分極化可能圧電材料に第１のパターンで応力を加えて、前記分極化可能圧電材料内に電界パターンを誘導するとともに、ドメイン整列しきい値以上の有効な分極化力を前記電界パターンに相対的に整合する第２のパターンで前記分極化可能圧電材料に加えて、パターン付分極化誘電構造を作製する方法。２３．バルク分極化誘電構造内にＴＥモード偏光光学導波路を作製する方法であって、切り込みの入ったバルク分極化ウェーハ材料を、前記バルク分極化誘電構造の分極化軸がほぼ前記切り込みの平面内にくるように薄切りにして縁部を露光する段階と、行路にそって前記縁部にイオンを内部拡散させ、前記縁部にそった光学信号のＴＥモード構成要素の、前記行路にそった屈折率を増大させる段階とを含むパターン付分極化構造を作製する方法。２４．バルク分極化誘電構造内のＴＥモード偏光光学導波路であって、縁部を有し、前記バルク分極化誘電構造の分極化軸が、ほぼ前記切り込みの平面内にくる、薄切りにしたバルク分極化ウェーハ材料と前記縁部における内部拡散イオンの行路とを備え、前記縁部にそった光学信号のＴＥモード構成要素の、前記行路にそった屈折率を増大させる導波路。２５．前記バルク分極化が、前記行路が横切るパターンになっていることを特徴とする請求項２４に記載の導波路。２６．第１の電極と第２の電極との間に電位を印加することによって形成したパターン付分極化誘電構造であって、分極化可能材料と、第１の電極と、前記第１の電極に対向する小円鋸歯状縁部を有し、前記ウェーハ材料のほぼ平坦な第１の面に沿った第２の電極とを備え、前記第１の電極と前記第２の電極の間に印加された有効な電位によって、前記分極化可能ウェーハ材料をほぼ貫通して前記分極化可能材料の選択した領域内でドメイン整列を引き起こす電界分布が行われるように、前記第１の面を横切る、前記ウェーハ材料のほぼ平坦な第２の面の上に前記第１の電極が配設されている構造。２７．前記第２の平坦面が、前記ウェーハ材料の縁部であることを特徴とする、請求項２６に記載の構造。２８．実質的に図示し記述した如き方法。２９．実質的に図示および記述した如き構造。