JPH02210310A - 光導波路および光波長変換素子および短波長レーザ光源の製造方法 - Google Patents
光導波路および光波長変換素子および短波長レーザ光源の製造方法Info
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- JPH02210310A JPH02210310A JP1030551A JP3055189A JPH02210310A JP H02210310 A JPH02210310 A JP H02210310A JP 1030551 A JP1030551 A JP 1030551A JP 3055189 A JP3055189 A JP 3055189A JP H02210310 A JPH02210310 A JP H02210310A
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- 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
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- G02F1/377—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/134—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms
- G02B6/1345—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms using ion exchange
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- 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
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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導波路および
光波長変換素子および短波長レーザ光源の製造方法に関
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導波路および
光波長変換素子および短波長レーザ光源の製造方法に関
するものである。
従来の技術
第６図に従来の光波長変換素子の構成図を示す。
以下この光波長変換素子を用いた０、８４μｍの波長の
基本波に対する光高調波発生（波長０．４２μｍ）につ
いて図を用いて詳しく述べる。 ［Ｔ、 Ｔａｎ１ｕｃ
ｈ１ａｎｄ Ｋ、 Ｙａｍａｍｏｔｏ、 ”５ｅｃｏｎ
ｄ ｈａｒｍｏｎｌｃ ｇｅｎｅｒａｔｌｏｎ ｂｙ
Ｃｈｅｒｅｎｋｏｖ ｒａｄｌａｔｌｏｎ ｔｎ ｐｒ
ｏｔｏｎ−ｅｘｃｈａｎｇｅｄ ＬＩＮｂＯｓ ｏ
ｐＨｃａｌ ｗａｖｅｇｕｌｄｅ”、 ＣＬＥＯ’
（シーＩルイーロ）８Ｇ、 ＷＢ２．１９８Ｇ年、
参照コ、 Ｌ ｆ Ｎ ｂ Ｏｓ基板１に形成された
埋め込み型光導波路２の入射面５に半導体レーザからの
基本波Ｐ１の光を入射すると、基本波の導波モードの実
効屈折率Ｎ１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、光導波路２からＬＩＮｂＯ
，基板Ｉ内に高調波Ｐ２の光が効率良く放射され、光波
長変換素子として動作する。
基本波に対する光高調波発生（波長０．４２μｍ）につ
いて図を用いて詳しく述べる。 ［Ｔ、 Ｔａｎ１ｕｃ
ｈ１ａｎｄ Ｋ、 Ｙａｍａｍｏｔｏ、 ”５ｅｃｏｎ
ｄ ｈａｒｍｏｎｌｃ ｇｅｎｅｒａｔｌｏｎ ｂｙ
Ｃｈｅｒｅｎｋｏｖ ｒａｄｌａｔｌｏｎ ｔｎ ｐｒ
ｏｔｏｎ−ｅｘｃｈａｎｇｅｄ ＬＩＮｂＯｓ ｏ
ｐＨｃａｌ ｗａｖｅｇｕｌｄｅ”、 ＣＬＥＯ’
（シーＩルイーロ）８Ｇ、 ＷＢ２．１９８Ｇ年、
参照コ、 Ｌ ｆ Ｎ ｂ Ｏｓ基板１に形成された
埋め込み型光導波路２の入射面５に半導体レーザからの
基本波Ｐ１の光を入射すると、基本波の導波モードの実
効屈折率Ｎ１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、光導波路２からＬＩＮｂＯ
，基板Ｉ内に高調波Ｐ２の光が効率良く放射され、光波
長変換素子として動作する。
このような従来の光波長変換素子は埋め込み型の光導波
路を基本構成要素としていた。この埋め込み型光導波路
の製造方法について第７図を用いて説明する。第７図（
ａ）において強誘電体基板であるＬｉＮｂＯ５基板１に
Ｔａ膜１３を蒸着する。
路を基本構成要素としていた。この埋め込み型光導波路
の製造方法について第７図を用いて説明する。第７図（
ａ）において強誘電体基板であるＬｉＮｂＯ５基板１に
Ｔａ膜１３を蒸着する。
次に同図（ｂ）でフォトレジスト１１を用いたフォトプ
ロセスおよびエツチングにより幅数μｍのス°す“ット
を開ける。次に同図（Ｃ）で燐酸中で熱処理を行い光導
波路２となる高目折率層（基板との屈折率差ΔＮｅ＝０
．１４程度）を形成していた。
ロセスおよびエツチングにより幅数μｍのス°す“ット
を開ける。次に同図（Ｃ）で燐酸中で熱処理を行い光導
波路２となる高目折率層（基板との屈折率差ΔＮｅ＝０
．１４程度）を形成していた。
上記工程により作製される光波長変換素子は半導体レー
ザからの波長０．８４μｍの基本波Ｐ１に対して光導波
路の厚み０．４μｍで最大変換効率を示し、光導波路の
長さを６ｍｍｑ Ｐ１＝４０ｍＷにしたときＰ２＝０
．４ｍＷの高調波が得られていた。
ザからの波長０．８４μｍの基本波Ｐ１に対して光導波
路の厚み０．４μｍで最大変換効率を示し、光導波路の
長さを６ｍｍｑ Ｐ１＝４０ｍＷにしたときＰ２＝０
．４ｍＷの高調波が得られていた。
この場合の変換効率Ｐ １／Ｐ２は１％である。なおこ
の光波長変換素子の伝ｍ損失は１゜５ ｄＢ／ｃｍであ
った。
の光波長変換素子の伝ｍ損失は１゜５ ｄＢ／ｃｍであ
った。
発明が解決しようとする課題
上記のようなＴａマスクを基本とした光波長変換素子で
はＴａマスクからＬＩＮｂＯ３へのＴａ拡散が生じてお
り主として、これにより生じる光導波路の損失が１．５
ｄＢ／ｃｍ程度もあり高効率化の妨げとなっていた。例
えば、光導波路の長さを６ｍｍから３０ｍｍまで５倍に
しても光波長変換素子の変換効率は伝搬損失のために５
倍にはならず２．７倍程度であった。また、Ｔａマスク
を用いた光波長変換素子により短波長レーザ光源を構成
すると同様の理由で出力の向上が困難であった。
はＴａマスクからＬＩＮｂＯ３へのＴａ拡散が生じてお
り主として、これにより生じる光導波路の損失が１．５
ｄＢ／ｃｍ程度もあり高効率化の妨げとなっていた。例
えば、光導波路の長さを６ｍｍから３０ｍｍまで５倍に
しても光波長変換素子の変換効率は伝搬損失のために５
倍にはならず２．７倍程度であった。また、Ｔａマスク
を用いた光波長変換素子により短波長レーザ光源を構成
すると同様の理由で出力の向上が困難であった。
そのため短波長レーザ光源の実用レベルである１ｍＷ以
上の高調波を安定に得ることが困難であった。
上の高調波を安定に得ることが困難であった。
課題を解決するための手段
本発明は、半導体レーザを基本とした光波長変換素子の
基本構成要素である光導波路の製造方法に新たな工夫を
加えることにより光導波路の低損失化および光波長変換
素子の高効率化および短波長レーザ光源の出射パワーの
高出力化を可能とするものである。
基本構成要素である光導波路の製造方法に新たな工夫を
加えることにより光導波路の低損失化および光波長変換
素子の高効率化および短波長レーザ光源の出射パワーの
高出力化を可能とするものである。
そのために本発明の光導波路の製造方法はＬｉＮ ｂ
ｘ Ｔ ａ ＋−ｇｏｓ （０≦Ｘ≦１）にＴａ５ｋｓ
による保護マスクを形成した後、プロトン交換を行い高
屈折率層を形成する工程と基本波の入射部を形成する工
程を含むものである。また、この工程を用いた光波長変
換素子又は短波長レーザ光源の製造方法を提供するもの
である。
ｘ Ｔ ａ ＋−ｇｏｓ （０≦Ｘ≦１）にＴａ５ｋｓ
による保護マスクを形成した後、プロトン交換を行い高
屈折率層を形成する工程と基本波の入射部を形成する工
程を含むものである。また、この工程を用いた光波長変
換素子又は短波長レーザ光源の製造方法を提供するもの
である。
作用
上記手段により製造された光導波路ではマスクが安定な
酸化物のためＬＩＮｂＯ，への拡散が生じず光導波路の
低損失化が図れ、これにより光波長変換素子の変換効率
が大幅に上昇する。また、短波長レーザ光源の出力に対
しても高出力化が図れる。
酸化物のためＬＩＮｂＯ，への拡散が生じず光導波路の
低損失化が図れ、これにより光波長変換素子の変換効率
が大幅に上昇する。また、短波長レーザ光源の出力に対
しても高出力化が図れる。
実施例
実施例の一つとして本発明の光導波路および光波長変換
素子の製造方法を図を用いて説明する。
素子の製造方法を図を用いて説明する。
まず、この光導波路の製造方法について説明する。
第１図に本発明の光導波路の製造工程図を示す。
この実施例では光波長変換素子としてＬ’ｔＮｂＯ８基
板１上に作製したプロトン交換光導波路を用いたもので
、第１図で１は一２板（Ｚ軸と垂直に切り出された基板
の一側）のＬｉＮｂ０ｉ基板である。
板１上に作製したプロトン交換光導波路を用いたもので
、第１図で１は一２板（Ｚ軸と垂直に切り出された基板
の一側）のＬｉＮｂ０ｉ基板である。
同図（ａ）においてＬｉＮｂ０ａ基板１にＴａａ０５に
よる保護マスク１０をスパッタ蒸着により３００Ａ蒸着
を行った。次に同図（ｂ）で保護マスク１０上に通常の
フォトプロセスにより厚み０．５μｍのフォトレジスト
１１をパターン化した後ＣＦ４によりＴ ａ ２Ｏ ｓ
による保護マスク１０をドライエツチングした。次に７
オトレジスト１１を除去した後、同図（Ｃ）でＬＩＮｂ
Ｏｔ基板１に燐酸の一種であるピロ燐酸中で２３０℃、
５分間熱処理（プロトン交換処理）を行い厚み０．３７
μｍの高屈折率層２を形成した後、保護マスク１０を除
去した。
よる保護マスク１０をスパッタ蒸着により３００Ａ蒸着
を行った。次に同図（ｂ）で保護マスク１０上に通常の
フォトプロセスにより厚み０．５μｍのフォトレジスト
１１をパターン化した後ＣＦ４によりＴ ａ ２Ｏ ｓ
による保護マスク１０をドライエツチングした。次に７
オトレジスト１１を除去した後、同図（Ｃ）でＬＩＮｂ
Ｏｔ基板１に燐酸の一種であるピロ燐酸中で２３０℃、
５分間熱処理（プロトン交換処理）を行い厚み０．３７
μｍの高屈折率層２を形成した後、保護マスク１０を除
去した。
この高屈折率層２が光導波路となる。最後に光導波路２
に垂直な面を光学研磨した。この光導波路の伝搬損失は
半導体レーザ（波長０．８４μｍ）で０． ８ ｄＢ／
ｃｏ＋とＴａマスクの場合の１．５ｄＢ／ｃＩ１１に比
べて大幅に伝搬損失が減少した。保護マスクとしてＴａ
等の金属を用いるとＬＩＮｂ０３基板１への拡散が生じ
、その部分で導波光の損失が生じる。これに対して安定
な酸化物であるＴａ２Ｏｇでは拡散が生じず損失が少な
くなる。
に垂直な面を光学研磨した。この光導波路の伝搬損失は
半導体レーザ（波長０．８４μｍ）で０． ８ ｄＢ／
ｃｏ＋とＴａマスクの場合の１．５ｄＢ／ｃＩ１１に比
べて大幅に伝搬損失が減少した。保護マスクとしてＴａ
等の金属を用いるとＬＩＮｂ０３基板１への拡散が生じ
、その部分で導波光の損失が生じる。これに対して安定
な酸化物であるＴａ２Ｏｇでは拡散が生じず損失が少な
くなる。
次に本発明の光波長変換素子の製造方法について説明を
行う。その構造図を第２図に示す。第２図（ａ）は光波
長変換素子の斜視図、 （ｂ）は光導波路に平行な面で
切った断面図である。上述した光導波路の作製方法を用
いて光波長変換素子の基本となる光導波路を作製した。
行う。その構造図を第２図に示す。第２図（ａ）は光波
長変換素子の斜視図、 （ｂ）は光導波路に平行な面で
切った断面図である。上述した光導波路の作製方法を用
いて光波長変換素子の基本となる光導波路を作製した。
２は燐酸中でのプロトン交換処理により形成された光導
波路、５は基本波Ｐ１の入射面、６は発生する高調波基
本波の出射面である。しかる後、出射面６のエツジとな
る基本波の出射部４を荒研磨で基本波が散乱するように
荒す。最後に入射面５に基本波に対する反射防止膜作製
（ＡＲコート）、そして出射面６に高調波に対するＡＲ
コートを施すことにより光波長変換素子が作製できる。
波路、５は基本波Ｐ１の入射面、６は発生する高調波基
本波の出射面である。しかる後、出射面６のエツジとな
る基本波の出射部４を荒研磨で基本波が散乱するように
荒す。最後に入射面５に基本波に対する反射防止膜作製
（ＡＲコート）、そして出射面６に高調波に対するＡＲ
コートを施すことにより光波長変換素子が作製できる。
この入射部５のＡＲコート５′は半導体レーザへの戻り
光防止のためである。作製されたこの素子の長さは３０
ｍｍである。フォーカスレンズにより集光された基本波
Ｐ１は入射部５の入射部３よりＬｆＮｂＯａ基板１に形
成された光導波路２に入る。基本波Ｐ１の入射部３より
入った半導体レーザ光Ｐ１は光導波路２内部で高調波Ｐ
２に変換され、ＬＩＮｂ０３基板１内に放射される。こ
のとき高調波Ｐ２に変換されずに伝搬していった大部分
の基本波は出射部４で散乱される。このため半導体レー
ザには基本波は戻らないため半導体レーザの出力および
縦モードは安定になる。これに伴い高調波の出力も安定
となる。基本波Ｐ１として半導体レーザ光（波長０゜８
４μｍ）を入射部３より導波させたところ光導波路の幅
が２μｍのものでシングルモード伝搬し、波長０．４２
μｍの高調波Ｐ２が出射面６より基板外部に取り出され
た。基本波４０ｍＷの入力で１．６ｍＷの高調波（波長
０．４２μｍ）を得た。
光防止のためである。作製されたこの素子の長さは３０
ｍｍである。フォーカスレンズにより集光された基本波
Ｐ１は入射部５の入射部３よりＬｆＮｂＯａ基板１に形
成された光導波路２に入る。基本波Ｐ１の入射部３より
入った半導体レーザ光Ｐ１は光導波路２内部で高調波Ｐ
２に変換され、ＬＩＮｂ０３基板１内に放射される。こ
のとき高調波Ｐ２に変換されずに伝搬していった大部分
の基本波は出射部４で散乱される。このため半導体レー
ザには基本波は戻らないため半導体レーザの出力および
縦モードは安定になる。これに伴い高調波の出力も安定
となる。基本波Ｐ１として半導体レーザ光（波長０゜８
４μｍ）を入射部３より導波させたところ光導波路の幅
が２μｍのものでシングルモード伝搬し、波長０．４２
μｍの高調波Ｐ２が出射面６より基板外部に取り出され
た。基本波４０ｍＷの入力で１．６ｍＷの高調波（波長
０．４２μｍ）を得た。
これは保護マスクとしてＴａ２Ｏ６を用いたため光導波
路の伝搬損失が大幅に低減され光波長変換素子を長くす
ることができ変換効率も大きくできたものである。また
反射光を大幅に減らすことができたため半導体レーザは
安定に動作し高調波出力の変動は±３％以下であった。
路の伝搬損失が大幅に低減され光波長変換素子を長くす
ることができ変換効率も大きくできたものである。また
反射光を大幅に減らすことができたため半導体レーザは
安定に動作し高調波出力の変動は±３％以下であった。
なお基本波に対してマルチモード伝搬では高調波の出力
が不安定で実用的ではない。これには保護マスク幅を２
．５μｍ以下にする必要がある。
が不安定で実用的ではない。これには保護マスク幅を２
．５μｍ以下にする必要がある。
また、０．７０〜１．６μｍの波長の基本波を用いて本
光波長変換素子による高調波発生を確認した。
光波長変換素子による高調波発生を確認した。
次に本発明の短波長レーザ光源の製造方法の実施例につ
いて図を用いて説明する。第３図に短波長レーザ光源の
基本構成要素となる光波長変換素子の製造工程図を示す
。まず同図（ａ）でＭｇＯがドープされたＬｉＮｂＯ３
基板１上にＴａ９０ｓ膜１２を２Ｏ０ Ａ１ 続いてＴ
ａＭ１３を１５ＯＡスパッタ蒸着を行った。保護マスク
１０としてＴａ５ｋｓを用いたものではプロトン交換の
際にマスクを透過してプロトン交換される場合があるが
Ｔａとの二重マスクにするとこれを完全に防ぐことがで
きる。次に同図（ｂ）で厚み０．７μｍのフォトレジス
ト１１をパターン化した後、０３Ｆ、ガスを用いて保護
マスク１０をドライエツチングしスリットを形成した。
いて図を用いて説明する。第３図に短波長レーザ光源の
基本構成要素となる光波長変換素子の製造工程図を示す
。まず同図（ａ）でＭｇＯがドープされたＬｉＮｂＯ３
基板１上にＴａ９０ｓ膜１２を２Ｏ０ Ａ１ 続いてＴ
ａＭ１３を１５ＯＡスパッタ蒸着を行った。保護マスク
１０としてＴａ５ｋｓを用いたものではプロトン交換の
際にマスクを透過してプロトン交換される場合があるが
Ｔａとの二重マスクにするとこれを完全に防ぐことがで
きる。次に同図（ｂ）で厚み０．７μｍのフォトレジス
ト１１をパターン化した後、０３Ｆ、ガスを用いて保護
マスク１０をドライエツチングしスリットを形成した。
次にフォトレジスト１１を除去した後、同図（Ｃ）でＬ
ｉＮｂＯ３基板１に燐酸の一種であるピロ燐酸中で２３
０℃、９分間熱処理（プロトン交換処理）を行い厚み０
．３７μｍの光導波路２を形成した。その後、同図（ｄ
）で保護マスク１０を除去した。ＴａＭ１３の除去には
水酸化ナトリウムと過酸化水素水を用い、Ｔａ＊０ｓ１
２の除去には弗酸を用いた。除去後スパッタにより表面
の保護膜としてＳｉＯ２膜１４を蒸着した。最後に光導
波路２に垂直な面を光学研磨した後実施例１と同様のＡ
Ｒコートを行いさらに基本波の出射端をカット下。これ
により光波長変換素子が製造された。この素子の長さは
２５ｍｍ出ある。第４図に光波長変換素子を用いて構成
される短波長レーザ光源の一種である青色レーザ光源の
構成図を示す。その製造方法としてはまずマウン）２Ｏ
に光波長変換素子２７の光導波路２の形成されている面
側を接着した。次にフォーカスレンズ２５および半波長
板２６をマウント２Ｏ中に挿入し固定した。次にコリメ
ータレンズ２４、半導体レーザ２１を挿入した後、半導
体レーザ２１を駆動し基本波Ｐ１が光波長変換素子２７
の入射部３に焦点を結ぶようにコリメータレンズ２４お
よび半導体レーザ２１を動かした後固定を行った。その
後基本波に対する吸収フィルター２８をマウント２Ｏに
取り付けた。第４図で半導体レーザ２１は０． ７８μ
ｍの発振波長のものでＣＷ電源より一是電流をまた高周
波重畳回路よりサイン状の高周波（６００ＭＨｚ ）が
印加されており平均パワー５０ｍＷの基本波Ｐ１が出射
されている。この基本波Ｐ１がレンズ２４．２５および
半波長板２８を用いて光波長変換素子２７に入射し高調
波Ｐ２が発生する。半波長板２６は半導体レーザ２１と
光波長変換素子２７に形成された光導波路２との偏光方
向を一致させるために挿入した。また、光導波路２の出
射部４はやすりにより基本波Ｐ１が散乱するように荒さ
れている。この光波長変換素子では１ｍＷの高調波Ｐ２
が得られ変換効率は２％であった。また、高調波の安定
性は±１％以下であった。また本実施例ではＭｇＯがド
ーピングされている基板を用いているため短波長の光に
対しても光損傷が防止でき高調波の出力変動がない。な
お実施例ではＴａ２Ｏ５を用いているがＴａと酸素あ割
合が異なるものでも構わない。
ｉＮｂＯ３基板１に燐酸の一種であるピロ燐酸中で２３
０℃、９分間熱処理（プロトン交換処理）を行い厚み０
．３７μｍの光導波路２を形成した。その後、同図（ｄ
）で保護マスク１０を除去した。ＴａＭ１３の除去には
水酸化ナトリウムと過酸化水素水を用い、Ｔａ＊０ｓ１
２の除去には弗酸を用いた。除去後スパッタにより表面
の保護膜としてＳｉＯ２膜１４を蒸着した。最後に光導
波路２に垂直な面を光学研磨した後実施例１と同様のＡ
Ｒコートを行いさらに基本波の出射端をカット下。これ
により光波長変換素子が製造された。この素子の長さは
２５ｍｍ出ある。第４図に光波長変換素子を用いて構成
される短波長レーザ光源の一種である青色レーザ光源の
構成図を示す。その製造方法としてはまずマウン）２Ｏ
に光波長変換素子２７の光導波路２の形成されている面
側を接着した。次にフォーカスレンズ２５および半波長
板２６をマウント２Ｏ中に挿入し固定した。次にコリメ
ータレンズ２４、半導体レーザ２１を挿入した後、半導
体レーザ２１を駆動し基本波Ｐ１が光波長変換素子２７
の入射部３に焦点を結ぶようにコリメータレンズ２４お
よび半導体レーザ２１を動かした後固定を行った。その
後基本波に対する吸収フィルター２８をマウント２Ｏに
取り付けた。第４図で半導体レーザ２１は０． ７８μ
ｍの発振波長のものでＣＷ電源より一是電流をまた高周
波重畳回路よりサイン状の高周波（６００ＭＨｚ ）が
印加されており平均パワー５０ｍＷの基本波Ｐ１が出射
されている。この基本波Ｐ１がレンズ２４．２５および
半波長板２８を用いて光波長変換素子２７に入射し高調
波Ｐ２が発生する。半波長板２６は半導体レーザ２１と
光波長変換素子２７に形成された光導波路２との偏光方
向を一致させるために挿入した。また、光導波路２の出
射部４はやすりにより基本波Ｐ１が散乱するように荒さ
れている。この光波長変換素子では１ｍＷの高調波Ｐ２
が得られ変換効率は２％であった。また、高調波の安定
性は±１％以下であった。また本実施例ではＭｇＯがド
ーピングされている基板を用いているため短波長の光に
対しても光損傷が防止でき高調波の出力変動がない。な
お実施例ではＴａ２Ｏ５を用いているがＴａと酸素あ割
合が異なるものでも構わない。
次に第３の実施例として本発明の短波長レーザ光源の製
造方法として基本波の波長１．３μｍの半導体レーザと
波長０．８μｍの半導体レーザおよび光波長変換素子に
より構成した和周波発生素子の製造に応用したものにつ
いて説明する。第５図において３１は波長１．３μｍの
半導体レーザ、３２は波長０．８６μｍの半導体レーザ
、２７は光波長変換素子である。光波長変換素子２７に
は高屈折率層からなる光導波路２および入射導波路３．
３．３４およびＹ分岐３５が形成されている。
造方法として基本波の波長１．３μｍの半導体レーザと
波長０．８μｍの半導体レーザおよび光波長変換素子に
より構成した和周波発生素子の製造に応用したものにつ
いて説明する。第５図において３１は波長１．３μｍの
半導体レーザ、３２は波長０．８６μｍの半導体レーザ
、２７は光波長変換素子である。光波長変換素子２７に
は高屈折率層からなる光導波路２および入射導波路３．
３．３４およびＹ分岐３５が形成されている。
この高屈折率層は損失を少なくするためにＴａ２Ｏ６か
ら成る保護マスクを用いてプロトン交換処理を行った。
ら成る保護マスクを用いてプロトン交換処理を行った。
この実施例ではそれぞれの半導体レーザは光波長変換素
子に直接結合されている。つまりレンズを用いない結合
を行っている。入射導波路３３．３４を伝搬した基本波
ＰＬ、Ｐ３はＹ分岐３６で合波され光導波路２に入りこ
こで変換され和周波Ｐ２（波長０．５２μｍ）として放
射される。光導波路２を伝搬し端部まで達した基本波Ｐ
１、Ｐ３は出射部４で散乱され、半導体レーザには戻り
光がなく安定に動作する。出射部４はＣ０２レーザを用
いて基本波が散乱するように加工を行った。半導体レー
ザ３１，３２のそれぞれに高周波重畳を行うことにより
和周波Ｐ２がさらに安定に得られた。光波長変換素子の
長さが２Ｏｍｍのもので光導波路２中を導波する基本波
Ｐ１が４０ｍＷ、ｐ３が２ＯｍＷにて０．５ｍＷの和周
波Ｐ２（波長０．５２μｍ）が得られた。このように本
製造方法は和周波発生素子としても伝搬損失が低減でき
出力が高出力化され有効である。特にこの実施例のよう
に光導波路だけでなく入射導波路およびＹ分岐等の伝搬
損失も低減できる場合にはを効である。
子に直接結合されている。つまりレンズを用いない結合
を行っている。入射導波路３３．３４を伝搬した基本波
ＰＬ、Ｐ３はＹ分岐３６で合波され光導波路２に入りこ
こで変換され和周波Ｐ２（波長０．５２μｍ）として放
射される。光導波路２を伝搬し端部まで達した基本波Ｐ
１、Ｐ３は出射部４で散乱され、半導体レーザには戻り
光がなく安定に動作する。出射部４はＣ０２レーザを用
いて基本波が散乱するように加工を行った。半導体レー
ザ３１，３２のそれぞれに高周波重畳を行うことにより
和周波Ｐ２がさらに安定に得られた。光波長変換素子の
長さが２Ｏｍｍのもので光導波路２中を導波する基本波
Ｐ１が４０ｍＷ、ｐ３が２ＯｍＷにて０．５ｍＷの和周
波Ｐ２（波長０．５２μｍ）が得られた。このように本
製造方法は和周波発生素子としても伝搬損失が低減でき
出力が高出力化され有効である。特にこの実施例のよう
に光導波路だけでなく入射導波路およびＹ分岐等の伝搬
損失も低減できる場合にはを効である。
次に第４の実施例として本発明の光導波路の製造方法と
してＮｄドープされたＬＩＮｂＯ３基板への光導波路の
製造について説明する。この実施例では基板としてＮｄ
およびＭｇＯがドープされたＬＩＮｂ０３基板を用いた
。この基板上に保護マスクとしてＴａａＯｓ膜によるパ
ターンを形成後、燐酸を用いてプロトン交換を行い高屈
折率層を形成した。その後光の入出射面を光学研磨し高
屈折率層すなわち光導波路に光を入射した。幅２μｍ１
厚み０゜６μｍの光導波路にＹＡＧレーザ光（波長
１．０６μｍ）を入射したところＴａマスクにより作製
した光導波路（伝搬損失２ ｄＢ／ｃｍ）に比べ大幅に
低損失化（０，８ｄＢ／ｃ＋ａ）できた。
してＮｄドープされたＬＩＮｂＯ３基板への光導波路の
製造について説明する。この実施例では基板としてＮｄ
およびＭｇＯがドープされたＬＩＮｂ０３基板を用いた
。この基板上に保護マスクとしてＴａａＯｓ膜によるパ
ターンを形成後、燐酸を用いてプロトン交換を行い高屈
折率層を形成した。その後光の入出射面を光学研磨し高
屈折率層すなわち光導波路に光を入射した。幅２μｍ１
厚み０゜６μｍの光導波路にＹＡＧレーザ光（波長
１．０６μｍ）を入射したところＴａマスクにより作製
した光導波路（伝搬損失２ ｄＢ／ｃｍ）に比べ大幅に
低損失化（０，８ｄＢ／ｃ＋ａ）できた。
次に第５の実施例として本発明により製造を行った短波
長レーザ光源を光ディスクの読み取りに ′応用した
例について説明する。この実施例においても光導波路作
製時の保護マスクとしてＴａ２’ｓを用いた。この短波
長レーザ光源により得られた高調波を整形レンズにより
発散光側を平行光になるようにビーム成形を行い、両側
ともに平行光とする。この平行光にされた高調波は偏光
ビームスプリフタを通過後、フォーカシングレンズで集
光され光デイスク上に０．６μｍのスポットを結ぶ。
長レーザ光源を光ディスクの読み取りに ′応用した
例について説明する。この実施例においても光導波路作
製時の保護マスクとしてＴａ２’ｓを用いた。この短波
長レーザ光源により得られた高調波を整形レンズにより
発散光側を平行光になるようにビーム成形を行い、両側
ともに平行光とする。この平行光にされた高調波は偏光
ビームスプリフタを通過後、フォーカシングレンズで集
光され光デイスク上に０．６μｍのスポットを結ぶ。
この反射信号は再び偏光ビームスプリッタを通過後、受
光器に入射する。波長０．８４μｍ、出力６０ｍＷの半
導体レーザを用い１．４ｍＷの高調波が放射された。
光器に入射する。波長０．８４μｍ、出力６０ｍＷの半
導体レーザを用い１．４ｍＷの高調波が放射された。
このように本発明により製造された短波長レーザ光源を
用いることで高出力化が行え光ディスクの読み取りに使
用できる。これにより、従来使用していた０、８μＩｎ
帯の半導体レーザを用いた光ディスクの読み取り系に比
べて半分のスポットに絞ることができ光ディスクの記録
密度を４倍に向上することができる。
用いることで高出力化が行え光ディスクの読み取りに使
用できる。これにより、従来使用していた０、８μＩｎ
帯の半導体レーザを用いた光ディスクの読み取り系に比
べて半分のスポットに絞ることができ光ディスクの記録
密度を４倍に向上することができる。
なお、実施例ではこの製造方法を用いて光導波路および
Ｙ分岐を作製したがこれ以外にも方向性結合器、導波路
形レンズなど光が導波するデバイスであれば本製造方法
が有効出ある。出射部で基本波を散乱させたが、出射部
に吸収体を塗布するなどにより基本波を吸収することも
効果的である。
Ｙ分岐を作製したがこれ以外にも方向性結合器、導波路
形レンズなど光が導波するデバイスであれば本製造方法
が有効出ある。出射部で基本波を散乱させたが、出射部
に吸収体を塗布するなどにより基本波を吸収することも
効果的である。
また、実施例では非線形光学定数の大きなＬＩＮｂＯ３
を用いたが、他にＬｉＴａＯ２、ＫＮｂＯａなどの非線
形光学定数の大きな基板であれば用いることができる。
を用いたが、他にＬｉＴａＯ２、ＫＮｂＯａなどの非線
形光学定数の大きな基板であれば用いることができる。
また、マスクとして用いたＴａ２Ｏ５は膜質が良好であ
れば組成ずれ、不純物混入しても良い。
れば組成ずれ、不純物混入しても良い。
発明の詳細
な説明したように本発明の光波長変換素子の製造方法に
よれば、光導波路の製造方法に新たな工夫をこらしＴａ
ａＯｓをマスクとして用いることで、光導波路の伝搬損
失を大幅に低減でき素子の高効率化が図れる。また、短
波長レーザ光源として本製造方法を用いて作製された素
子によれば高出力な高調波または和周波が発生できる。
よれば、光導波路の製造方法に新たな工夫をこらしＴａ
ａＯｓをマスクとして用いることで、光導波路の伝搬損
失を大幅に低減でき素子の高効率化が図れる。また、短
波長レーザ光源として本製造方法を用いて作製された素
子によれば高出力な高調波または和周波が発生できる。
第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施例の光導波路の製
造工程断面図、第２図（ａ）は本発明の実施例の光波長
変換素子の構成斜視図、同（ｂ）は同（ａ）の光導波路
に平行な面で切った断面図、第３図（ａ）〜（ｄ）は本
発明の実施例の光波長変換素子の製造工程図、第４図は
本発明の第２の実施例の短波長レーザ光源の構成断面図
、第５図は本発明の実施例の短波長レーザ光源の構成構
成図、第６図（ａ）、 （ｂ）は従来の光波長変換素
子の平面図、断面図、第７図（ａ）〜（Ｃ）は従来の光
導波路の製造工程図である。 １・・・ｔｔｔｂｏ＊基板、２・拳・光導波路、１２・
・・Ｔａ２Ｏ５膜、２１・・・半導体レーザ。 代理人の氏名 弁理士 栗野重孝 ほか１名／−ＬｉＮ
ｂ０３基に ２− 尤埠浚訃 ｌθ−・−−２Ｏ５ １１−−−レジスト 第１図 （ａ、） ｆ −−−Ｌｉ ＮｂＯ５基板 ？−元沫浚訃 ３−人射師 ４°゛−出身丁部 Ｆｔ−一一基本浚 Ｐ２− 高調ン支 第 ２ 図 （（Ｌン （ｂ） ？−光！Ｘ液路 ２／−−一半導体レープ′ 第５図 ／ −−−ＬｊＮｂ０３″ｉｔ、ｉ ２− 光導源、路 Ｐｔ−ｍ−基本表 Ｆｚ−一一高調皮 第 ６ 図 ／−Ｌ ノ°〜ｂθ、３，８． 坂 ？−光導液訃 第７図 １３−Ｔａ−瞑 Ｃと２．ン
造工程断面図、第２図（ａ）は本発明の実施例の光波長
変換素子の構成斜視図、同（ｂ）は同（ａ）の光導波路
に平行な面で切った断面図、第３図（ａ）〜（ｄ）は本
発明の実施例の光波長変換素子の製造工程図、第４図は
本発明の第２の実施例の短波長レーザ光源の構成断面図
、第５図は本発明の実施例の短波長レーザ光源の構成構
成図、第６図（ａ）、 （ｂ）は従来の光波長変換素
子の平面図、断面図、第７図（ａ）〜（Ｃ）は従来の光
導波路の製造工程図である。 １・・・ｔｔｔｂｏ＊基板、２・拳・光導波路、１２・
・・Ｔａ２Ｏ５膜、２１・・・半導体レーザ。 代理人の氏名 弁理士 栗野重孝 ほか１名／−ＬｉＮ
ｂ０３基に ２− 尤埠浚訃 ｌθ−・−−２Ｏ５ １１−−−レジスト 第１図 （ａ、） ｆ −−−Ｌｉ ＮｂＯ５基板 ？−元沫浚訃 ３−人射師 ４°゛−出身丁部 Ｆｔ−一一基本浚 Ｐ２− 高調ン支 第 ２ 図 （（Ｌン （ｂ） ？−光！Ｘ液路 ２／−−一半導体レープ′ 第５図 ／ −−−ＬｊＮｂ０３″ｉｔ、ｉ ２− 光導源、路 Ｐｔ−ｍ−基本表 Ｆｚ−一一高調皮 第 ６ 図 ／−Ｌ ノ°〜ｂθ、３，８． 坂 ？−光導液訃 第７図 １３−Ｔａ−瞑 Ｃと２．ン
Claims (11)
- （１）ＬｉＮｂｘＴａ＿１＿−＿ｘＯ＿３（０≦Ｘ≦１
）にＴａ＿２Ｏ＿５による保護マスクを形成した後、プ
ロトン交換を行い高屈折率層を形成する工程と基本波の
入射部を形成する工程を含むことを特徴とする光導波路
の製造方法 - （２）ＬｉＮｂｘＴａ＿１＿−＿ｘＯ＿３（０≦Ｘ≦１
）にＴａ＿２Ｏ＿５による保護マスクを形成した後、プ
ロトン交換を行い光導波路を形成する工程と基本波の入
射部を形成する工程と高調波または和周波に対する出射
部を形成する工程を含むことを特徴とする光波長変換素
子の製造方法 - （３）ＬｉＮｂｘＴａ＿１＿−＿ｘＯ＿３（０≦Ｘ≦１
）にＴａ＿２Ｏ＿５による保護マスクを形成した後、プ
ロトン交換を行い光導波路を形成する工程と基本波の入
射部を形成する工程と高調波または和周波に対する出射
部を形成する工程を行い光波長変換素子を形成した後、
前記作製された光波長変換素子と半導体レーザをマウン
トに取り付けることを特徴とする短波長レーザ光源の製
造方法 - （４）ＭｇＯ又はＮｄがドーピングされたＬｉＮｂ＿ｘ
Ｔａ＿１＿−＿ｘＯ＿２（０≦Ｘ≦１）基板を使用した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光導波路
の製造方法または同第２項記載の光波長変換素子の製造
方法または第３項記載の短波長レーザ光源の製造方法。 - （５）燐酸を主成分とする酸を用いてプロトン交換を行
うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光導波
路の製造方法。 - （６）保護マスクとしてＴａ＿２Ｏ＿５とこの上のＴａ
を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
光導波路の製造方法または同第２項記載の光波長変換素
子の製造方法または第３項記載の短波長レーザ光源の製
造方法。 - （７）Ｔａ＿２Ｏ＿５がＣＦ＿４によるドライエッチン
グにより形成されたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の光導波路の製造方法または同第２項記載の光
波長変換素子の製造方法。 - （８）保護マスク幅が２．５μｍ以下であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の光導波路の製造方法
または同第２項記載の光波長変換素子の製造方法。 - （９）光導波路の出射部で半導体レーザからの基本波を
散乱または吸収させるための加工を行う工程を含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光波長変換素
子の製造方法または第３項記載の短波長レーザ光源の製
造方法。 - （１０）半導体レーザからの基本波が直接光導波路に入
射する構成となることを特徴とする特許請求の範囲第３
項記載の短波長レーザ光源の製造方法。 - （１１）基本波の入射部に反射防止膜を形成する工程を
含む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または同第３項記載の短波長レー
ザ光源の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1030551A JPH077135B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 光導波路および光波長変換素子および短波長レーザ光源の製造方法 |
| DE69026404T DE69026404T2 (de) | 1989-02-09 | 1990-02-06 | Herstellungsverfahren eines Frequenzverdopplers |
| EP90301206A EP0382462B1 (en) | 1989-02-09 | 1990-02-06 | Manufacturing method of frequency doubler |
| US07/477,768 US5032220A (en) | 1989-02-09 | 1990-02-09 | Manufacturing method of frequency doubler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1030551A JPH077135B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 光導波路および光波長変換素子および短波長レーザ光源の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02210310A true JPH02210310A (ja) | 1990-08-21 |
| JPH077135B2 JPH077135B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=12306933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1030551A Expired - Lifetime JPH077135B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 光導波路および光波長変換素子および短波長レーザ光源の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5032220A (ja) |
| EP (1) | EP0382462B1 (ja) |
| JP (1) | JPH077135B2 (ja) |
| DE (1) | DE69026404T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04296731A (ja) * | 1991-03-27 | 1992-10-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 短波長レーザ光源 |
| US9157860B2 (en) | 2002-05-16 | 2015-10-13 | Applied Biosystems, Llc | Achromatic lens array |
| US9310301B2 (en) | 2002-05-16 | 2016-04-12 | Applied Biosystems, Llc | Lens assembly for biological testing |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5271801A (en) * | 1990-07-09 | 1993-12-21 | Commissariat A L'energie Atomique | Process of production of integrated optical components |
| US5205904A (en) * | 1991-03-13 | 1993-04-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method to fabricate frequency doubler devices |
| JP3036255B2 (ja) * | 1992-01-27 | 2000-04-24 | 松下電器産業株式会社 | 光波長変換素子およびそれを用いた短波長レーザ光源および短波長レーザ光源を用いた光情報処理装置および光波長変換素子の製造方法 |
| JP2783047B2 (ja) * | 1992-03-27 | 1998-08-06 | 松下電器産業株式会社 | 光波長変換素子およびそれを用いたレーザ光源 |
| US5254202A (en) * | 1992-04-07 | 1993-10-19 | International Business Machines Corporation | Fabrication of laser ablation masks by wet etching |
| KR0138006B1 (ko) * | 1992-10-26 | 1998-06-15 | 모리시타 요이찌 | 광도파로 및 그 제조방법 |
| FR2722304B1 (fr) * | 1994-07-06 | 1996-08-14 | Commissariat Energie Atomique | Procede de realisation de guides d'onde circulares et enterres, et dispositifs associes. |
| JP3827780B2 (ja) * | 1996-10-28 | 2006-09-27 | 富士写真フイルム株式会社 | 光導波路素子の電極およびその形成方法 |
| 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 |
| US6037268A (en) * | 1998-12-29 | 2000-03-14 | Lucent Technologies Inc. | Method for etching tantalum oxide |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3857689A (en) * | 1971-12-28 | 1974-12-31 | Nippon Selfoc Co Ltd | Ion exchange process for manufacturing integrated optical circuits |
| US4701008A (en) * | 1984-08-10 | 1987-10-20 | Motorola, Inc. | Optical waveguide including superstrate of niobium or silicon oxynitride and method of making same |
| US4547262A (en) * | 1984-08-30 | 1985-10-15 | Sperry Corporation | Method for forming thin film passive light waveguide circuit |
-
1989
- 1989-02-09 JP JP1030551A patent/JPH077135B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-02-06 DE DE69026404T patent/DE69026404T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-06 EP EP90301206A patent/EP0382462B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-09 US US07/477,768 patent/US5032220A/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| JPH04296731A (ja) * | 1991-03-27 | 1992-10-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 短波長レーザ光源 |
| US9157860B2 (en) | 2002-05-16 | 2015-10-13 | Applied Biosystems, Llc | Achromatic lens array |
| US9310301B2 (en) | 2002-05-16 | 2016-04-12 | Applied Biosystems, Llc | Lens assembly for biological testing |
| US9448103B2 (en) | 2002-05-16 | 2016-09-20 | Applied Biosystems, Llc | Achromatic lens array |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0382462A2 (en) | 1990-08-16 |
| DE69026404D1 (de) | 1996-05-15 |
| EP0382462A3 (en) | 1992-06-24 |
| EP0382462B1 (en) | 1996-04-10 |
| DE69026404T2 (de) | 1996-10-31 |
| JPH077135B2 (ja) | 1995-01-30 |
| US5032220A (en) | 1991-07-16 |
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