JPH01172933A - 光波長変換素子の製造方法 - Google Patents
光波長変換素子の製造方法Info
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- JPH01172933A JPH01172933A JP62331964A JP33196487A JPH01172933A JP H01172933 A JPH01172933 A JP H01172933A JP 62331964 A JP62331964 A JP 62331964A JP 33196487 A JP33196487 A JP 33196487A JP H01172933 A JPH01172933 A JP H01172933A
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- G02B6/134—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms
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- G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating
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- 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
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- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
- G02F1/377—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、コヒーレント光を利用する光情報処理分野、
あるいは光応用計測制御分野に使用する光波長変換素子
の製造方法に関するものである。
あるいは光応用計測制御分野に使用する光波長変換素子
の製造方法に関するものである。
従来の技術
従来、強誘電体基板であるＬｉＮｈ０３基板にＴａ等を
蒸着し、フォトプロセスおよびエツチングにより幅数μ
ｍのスリ・ントを開けたものを燐酸中で熱処理を行い高
屈折率層（基板との屈折率差ΔＮｅ＝０．１４程度）を
形成し、光導波路としていた。 ［Ｋ。
蒸着し、フォトプロセスおよびエツチングにより幅数μ
ｍのスリ・ントを開けたものを燐酸中で熱処理を行い高
屈折率層（基板との屈折率差ΔＮｅ＝０．１４程度）を
形成し、光導波路としていた。 ［Ｋ。
ＹａｍａｍｏＬｏ ａｎｄ Ｔ、Ｔａｎ＋ｕｃｈｉ、
ニュープロトン エクスチェンジ テクニック フォ
ー ＬｉＮｂＯ３ウニイブガイド フアプリケーション
（“Ｎｅｗρｒｏｔｏｎ−ｅｘｃｈａｎｇｅ ｔｅｃ
ｂｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ＬｉＮｂＯ３ｗａｖｅｇｕｉｄ
ｅ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ”） ＯＦＣ／１ｏＯｃ’
８７． ＴＩＪＨ２（＋９８７）］参参照下り述の光導
波路を用いた光波長変換素子の製造方法について説明す
る。第５図に従来の溶液中でのプロトン交換方法を用い
た埋め込み型の先導波路の製造方法の具体的構成図を示
す。基板には、プロトン交換による光導波路を形成した
ときの伝搬損失が少ない１．１Ｎｂ０３のＺ板（Ｃ軸と
垂直に切り出された面を使用するもの）を用いていた。
ニュープロトン エクスチェンジ テクニック フォ
ー ＬｉＮｂＯ３ウニイブガイド フアプリケーション
（“Ｎｅｗρｒｏｔｏｎ−ｅｘｃｈａｎｇｅ ｔｅｃ
ｂｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ＬｉＮｂＯ３ｗａｖｅｇｕｉｄ
ｅ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ”） ＯＦＣ／１ｏＯｃ’
８７． ＴＩＪＨ２（＋９８７）］参参照下り述の光導
波路を用いた光波長変換素子の製造方法について説明す
る。第５図に従来の溶液中でのプロトン交換方法を用い
た埋め込み型の先導波路の製造方法の具体的構成図を示
す。基板には、プロトン交換による光導波路を形成した
ときの伝搬損失が少ない１．１Ｎｂ０３のＺ板（Ｃ軸と
垂直に切り出された面を使用するもの）を用いていた。
保護マスク４およびスリット５が形成されたＬｉＮｂＯ
３基板１を燐酸６ ’（２３０℃）中で７分程度熱処理
を行うことでスリット５直下に高屈折率層２が形成され
このストライプ状の高屈折率層２が厚み０．４７１ｍ程
度の光導波路となる。
３基板１を燐酸６ ’（２３０℃）中で７分程度熱処理
を行うことでスリット５直下に高屈折率層２が形成され
このストライプ状の高屈折率層２が厚み０．４７１ｍ程
度の光導波路となる。
従来の光波長変換素子は上記光導波路に垂直な面を光学
研磨し基本波を入射させることで高調波を取り出してい
た＊ ［Ｔ、Ｔａｎ１ｕｃｈｉ ａｎｄ Ｋ、Ｖａ＊
ａｍｏｔＯ，ミニチュアライスト ライト ソース オ
プコヒーレント ブルー ラジエーション（”Ｍｉｎｉ
ａ、ｔｕｒｉｚｅｄ Ｉ ｉｇｈｔ ｓｏｕ、ｒｃｅ
ｏｆ ｃｏｈｅｒｅｎｔ〒Ｉｕｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ
”） 、ＣＬＥ０８６”、ＶＦ６，１９８７参！！！］
以下０．８４４ｍの波長の基本波に対する高調波発生（
波長０．４２μｍ）について図を用いて詳しく述べる。
研磨し基本波を入射させることで高調波を取り出してい
た＊ ［Ｔ、Ｔａｎ１ｕｃｈｉ ａｎｄ Ｋ、Ｖａ＊
ａｍｏｔＯ，ミニチュアライスト ライト ソース オ
プコヒーレント ブルー ラジエーション（”Ｍｉｎｉ
ａ、ｔｕｒｉｚｅｄ Ｉ ｉｇｈｔ ｓｏｕ、ｒｃｅ
ｏｆ ｃｏｈｅｒｅｎｔ〒Ｉｕｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ
”） 、ＣＬＥ０８６”、ＶＦ６，１９８７参！！！］
以下０．８４４ｍの波長の基本波に対する高調波発生（
波長０．４２μｍ）について図を用いて詳しく述べる。
第６図に従来の光波長変換索子の構成図を示す。埋め込
み型導波路２の端面に基本波ＰＯを入射させると、導波
路２をＰｌの光として伝搬し基本波の導波モードの実効
屈折率Ｎｌと高調波の実効屈折率Ｎ２が等しくなるよう
な条件が満足されるとき、基板ｌ内に高調波Ｐ２が効率
良く放射されて基板ｌ外に出射し、光波長変換素子とし
て動作する。
み型導波路２の端面に基本波ＰＯを入射させると、導波
路２をＰｌの光として伝搬し基本波の導波モードの実効
屈折率Ｎｌと高調波の実効屈折率Ｎ２が等しくなるよう
な条件が満足されるとき、基板ｌ内に高調波Ｐ２が効率
良く放射されて基板ｌ外に出射し、光波長変換素子とし
て動作する。
上記燐酸により作製される光波長変換素子は波長０．８
４μｍの基本波に対して導波路の厚み０．４μｍで最大
変換効率を示し導波路の長さを６ｍｍ、半導体レーザよ
りの出射パワーＰＯ＝１２０ｍＷにしたときＰ２＝１ｍ
Ｗの高調波が得られていた。
４μｍの基本波に対して導波路の厚み０．４μｍで最大
変換効率を示し導波路の長さを６ｍｍ、半導体レーザよ
りの出射パワーＰＯ＝１２０ｍＷにしたときＰ２＝１ｍ
Ｗの高調波が得られていた。
゛Ｖ導体レーザと光導波路の結合効率（ＰＩ／ＰＯ）は
５４％であり、この場合の変換効率Ｐｉ／Ｐ２は１．
５％また、トータルの変換効率は０． ９％である。
５４％であり、この場合の変換効率Ｐｉ／Ｐ２は１．
５％また、トータルの変換効率は０． ９％である。
発明が解決しようとする問題点
上記のような光波長変換素子の製造方法で、はクラッド
が屈折率ｌの空気となるため高屈折率層と空気層の境界
面での散乱損失が大きく、また半導体レーザを集光した
場合のスポット面での光の強度分布のマツチングが悪く
大きな結合損失を生じていた。そのためトータルの変換
効率が低く高調波パワーが実用レベルの２ｍＷ程度は得
られていないといった問題点があった。
が屈折率ｌの空気となるため高屈折率層と空気層の境界
面での散乱損失が大きく、また半導体レーザを集光した
場合のスポット面での光の強度分布のマツチングが悪く
大きな結合損失を生じていた。そのためトータルの変換
効率が低く高調波パワーが実用レベルの２ｍＷ程度は得
られていないといった問題点があった。
問題点を解決するための手段
本発明はｔ記問題点を解消するもので、光波長変換素子
の製造方法に新たな工夫を加えることによりプロセスの
簡略化、制御性、量産性を大幅に向上させるもめである
。すなわち、本□発明の光波長変換素子の製造方法はＬ
＋ＮｂｘＴａ＋−＋ｃＯａ （０≦Ｘ≦１）基板に第一
のプロトン交換と第二のプロトン交換゛を施すことによ
り、第１層に比べ第２層の屈折−は高くなおかつ第１層
のほうが１４２層に比べて深い部分にあるような第１層
および第２層を作製するという手段を用いるものである
。
の製造方法に新たな工夫を加えることによりプロセスの
簡略化、制御性、量産性を大幅に向上させるもめである
。すなわち、本□発明の光波長変換素子の製造方法はＬ
＋ＮｂｘＴａ＋−＋ｃＯａ （０≦Ｘ≦１）基板に第一
のプロトン交換と第二のプロトン交換゛を施すことによ
り、第１層に比べ第２層の屈折−は高くなおかつ第１層
のほうが１４２層に比べて深い部分にあるような第１層
および第２層を作製するという手段を用いるものである
。
作用
本丸明は上記手段により基板に用いたＬｉＮｂｘＴａｔ
−×０３に内部埋め込み型の光導波路を作製し、光を基
板西部に閏じ込める′ことで散乱損失を低下させ、さら
に半導体レーザとの結合損失を防ぎ光波長変換素子の出
射パワーを大幅に向上できる。
−×０３に内部埋め込み型の光導波路を作製し、光を基
板西部に閏じ込める′ことで散乱損失を低下させ、さら
に半導体レーザとの結合損失を防ぎ光波長変換素子の出
射パワーを大幅に向上できる。
実施例
本発明の光波長変換素子の製造方法の実施例の工程断面
図を第１図に示す、この実施例では光波長変換素子の製
造方法としてＬｉＮｂＯ３基板ｌに光波長変換素子を作
製する場合について説明する。第１図（ａ）で１は＋Ｚ
板（Ｚ軸と垂直に切り出された基板の＋！１）のＬｉＮ
ｂＯ５基板、４は通常のフォトプロセスで形成された幅
１． ５μｍのＴａによる保護マスクである。このＬｉ
ＮｂＯ３基板１を燐酸中で２３０℃の温度で１２分間、
第一のプロトン交換を行いスリット５直下に第１層とな
る高屈折率層２が形成された。この高屈折率層２が厚み
０．５μｍの先導波路となる。次に、この１．１Ｎｈ０
３をステアリン酸リチウム５％を含んだステアリン酸中
２３０℃の温度で１０分間、第二のプロトン交換を行）
。これにより、第２層となる低屈折率層３が厚み０．
１μｍ形成される。この低屈折率層３は１．１Ｎｂ０１
基板ｌに対して０．０２屈折率が高い。プロトン交換に
より形成された高屈折率層にステアリン酸リチウムをス
テアリン酸に加えたものでプロトン交換を行うと今度は
元に戻ろうとする方向の交換が生じＬｉＮｂＯ３基板ｌ
の屈折率に近付く。従来の先導波路および本発明の方法
として作製された内部埋め込み型先導波路のに伝搬する
光ｆの強度分布をそれぞれ第２図および第３図（ａ）、
（ｂ）に示す。従来の光導波路の光の強度分布は第２図
から明らかなように非対称で空気層側にピークがかたよ
るのに対して内部埋め込み型光導波路では第３図から明
らかなようにほぼ対称となっており集光した半導体レー
ザ光の強度分布と一致する。これにより、半導体レーザ
と光導波路の結合効率（ＰＩ／Ｐ２）は８０％となり従
来の製造方法による５４％に比べて大幅に向上した。
図を第１図に示す、この実施例では光波長変換素子の製
造方法としてＬｉＮｂＯ３基板ｌに光波長変換素子を作
製する場合について説明する。第１図（ａ）で１は＋Ｚ
板（Ｚ軸と垂直に切り出された基板の＋！１）のＬｉＮ
ｂＯ５基板、４は通常のフォトプロセスで形成された幅
１． ５μｍのＴａによる保護マスクである。このＬｉ
ＮｂＯ３基板１を燐酸中で２３０℃の温度で１２分間、
第一のプロトン交換を行いスリット５直下に第１層とな
る高屈折率層２が形成された。この高屈折率層２が厚み
０．５μｍの先導波路となる。次に、この１．１Ｎｈ０
３をステアリン酸リチウム５％を含んだステアリン酸中
２３０℃の温度で１０分間、第二のプロトン交換を行）
。これにより、第２層となる低屈折率層３が厚み０．
１μｍ形成される。この低屈折率層３は１．１Ｎｂ０１
基板ｌに対して０．０２屈折率が高い。プロトン交換に
より形成された高屈折率層にステアリン酸リチウムをス
テアリン酸に加えたものでプロトン交換を行うと今度は
元に戻ろうとする方向の交換が生じＬｉＮｂＯ３基板ｌ
の屈折率に近付く。従来の先導波路および本発明の方法
として作製された内部埋め込み型先導波路のに伝搬する
光ｆの強度分布をそれぞれ第２図および第３図（ａ）、
（ｂ）に示す。従来の光導波路の光の強度分布は第２図
から明らかなように非対称で空気層側にピークがかたよ
るのに対して内部埋め込み型光導波路では第３図から明
らかなようにほぼ対称となっており集光した半導体レー
ザ光の強度分布と一致する。これにより、半導体レーザ
と光導波路の結合効率（ＰＩ／Ｐ２）は８０％となり従
来の製造方法による５４％に比べて大幅に向上した。
また、空気層まで光がしみ出さないため散乱による伝搬
損失も従来の１ ｄＢ／ｃｍに比べて０． ３ｄＢ／ｃ
ｍと大幅に低下した。半導体レーザのからの０．８４μ
ｍの基本板出射パワーＰＯを１２０ｍｗとすると３ｍＷ
の０．４２μｍの高調波Ｐ２が得られた。なお、光の閏
じ込めを良くしパワー密度をあげるには屈折率差が大き
くとれる燐酸（オルト燐酸、ピロ燐酸を含む）が有効で
ある。また、この実施例ではＬｉＮｂＯ３を用いたがＬ
ｉＴａＯ３などでも有効である。
損失も従来の１ ｄＢ／ｃｍに比べて０． ３ｄＢ／ｃ
ｍと大幅に低下した。半導体レーザのからの０．８４μ
ｍの基本板出射パワーＰＯを１２０ｍｗとすると３ｍＷ
の０．４２μｍの高調波Ｐ２が得られた。なお、光の閏
じ込めを良くしパワー密度をあげるには屈折率差が大き
くとれる燐酸（オルト燐酸、ピロ燐酸を含む）が有効で
ある。また、この実施例ではＬｉＮｂＯ３を用いたがＬ
ｉＴａＯ３などでも有効である。
本発明の光波長変換素子の製造方法の第二の実施例につ
いて説明する。第４図はその構成を示す側断面図である
。第４図では１はＬ ｉ ＮｂＯ３基板、２は内部埋め
込み型の先導波路である。またｌａはオプティカルコン
タクトにより貼り合わされたＬｉＮｈ０３基板である。
いて説明する。第４図はその構成を示す側断面図である
。第４図では１はＬ ｉ ＮｂＯ３基板、２は内部埋め
込み型の先導波路である。またｌａはオプティカルコン
タクトにより貼り合わされたＬｉＮｈ０３基板である。
この構成より発生した高調波は基板ｌおよび１ａの両側
へ出射され総合出射パワーはさらに向上する。内部に埋
め込まれていない通常の光導波路にオプティカルコンタ
クトを行うと密着ムラのため散乱損失が増加するため実
用的ではない。
へ出射され総合出射パワーはさらに向上する。内部に埋
め込まれていない通常の光導波路にオプティカルコンタ
クトを行うと密着ムラのため散乱損失が増加するため実
用的ではない。
発明の効果
本発明の光波長変換素子の製造方法によれば、先導波路
を基板内部に埋め込むことにより半導体レーザとの結合
を良くし、また表面散乱を低下させることで高出力な光
波長変換素子が製造できる。
を基板内部に埋め込むことにより半導体レーザとの結合
を良くし、また表面散乱を低下させることで高出力な光
波長変換素子が製造できる。
は同（ａ）における断面図、第４図は本発明の光波長変
換素子の製造方法の第二の実施例の側断面図、第５図は
従来の光導波路の製造方法を示す図、第６図（ａ）（ｂ
）は従来の光波長変換素子の構成斜視図、断面図である
。 ｌ・・・Ｌ ｉ ＮｂＯ：＋基板、２・・・光導波路、
３・・・低屈折率層 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名’ −Ｌｉ
ＮｂＯ３Ｍ版 ？−九ｉ４７隊 ３−−−イへ屈ｖｒニトト１ ４−−Ｌし保護マズグ 第１図 ノ １１！コ１ ！
換素子の製造方法の第二の実施例の側断面図、第５図は
従来の光導波路の製造方法を示す図、第６図（ａ）（ｂ
）は従来の光波長変換素子の構成斜視図、断面図である
。 ｌ・・・Ｌ ｉ ＮｂＯ：＋基板、２・・・光導波路、
３・・・低屈折率層 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名’ −Ｌｉ
ＮｂＯ３Ｍ版 ？−九ｉ４７隊 ３−−−イへ屈ｖｒニトト１ ４−−Ｌし保護マズグ 第１図 ノ １１！コ１ ！
Claims (2)
- （１）ＬｉＨｂ＿ＸＴａ＿１−＿ＸＯ＿３（０≦Ｘ≦１
）基板に第一のプロトン交換と第二のプロトン交換を施
すことにより、第１層に比べ第２層の屈折率は高くなお
かつ第１層のほうが第２層に比べて深い部分にあるよう
な第１層および第２層を作製することを特徴とする光波
長変換素子の製造方法。 - （２）第二のプロトン交換がステアリン酸リチウムを含
むステアリン酸を主成分とする酸中で行われることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の光波長変換素子の
製造方法。（３）第一のプロトン交換が燐酸を主成分と
する酸中で行われることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の光波長変換素子の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62331964A JPH01172933A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 光波長変換素子の製造方法 |
| US07/176,772 US4946240A (en) | 1987-12-28 | 1988-04-01 | Optical harmonic generation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62331964A JPH01172933A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 光波長変換素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01172933A true JPH01172933A (ja) | 1989-07-07 |
Family
ID=18249615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62331964A Pending JPH01172933A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 光波長変換素子の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4946240A (ja) |
| JP (1) | JPH01172933A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03191332A (ja) * | 1989-12-20 | 1991-08-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光波長変換素子およびその製造方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4006602C2 (de) * | 1989-04-04 | 1994-04-28 | Hitachi Metals Ltd | Optisches Element zur Erzeugung von Harmonischen höherer Ordnung |
| US5227913A (en) * | 1991-09-11 | 1993-07-13 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Co-deposition of erbium and titanium into lithium niobate and optical amplifier produced thereby |
| US5443688A (en) * | 1993-12-02 | 1995-08-22 | Raytheon Company | Method of manufacturing a ferroelectric device using a plasma etching process |
| DE69637984D1 (de) * | 1995-12-28 | 2009-09-17 | Panasonic Corp | Optischer Wellenleiter, Vorrichtung zur Umwandlung optischer Wellenlängen und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| JP2000131546A (ja) * | 1998-10-26 | 2000-05-12 | Pioneer Electronic Corp | リッジ形３次元導波路製造方法 |
| US7170671B2 (en) * | 2004-08-24 | 2007-01-30 | Hc Photonics Corporation | High efficiency wavelength converters |
| CA2663397A1 (en) * | 2009-04-20 | 2010-10-20 | Ian Mcgregor | Stripping absorption module |
| WO2020185954A1 (en) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | Magic Leap, Inc. | Waveguides with high index materials and methods of fabrication thereof |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6250704A (ja) * | 1985-08-29 | 1987-03-05 | Canon Inc | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
| JPS62145226A (ja) * | 1985-12-19 | 1987-06-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光波長変換器 |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP62331964A patent/JPH01172933A/ja active Pending
-
1988
- 1988-04-01 US US07/176,772 patent/US4946240A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6250704A (ja) * | 1985-08-29 | 1987-03-05 | Canon Inc | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
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| JPH03191332A (ja) * | 1989-12-20 | 1991-08-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光波長変換素子およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4946240A (en) | 1990-08-07 |
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