JPH0262520A - 光波長変換素子およびその製造方法 - Google Patents
光波長変換素子およびその製造方法Info
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- JPH0262520A JPH0262520A JP63213990A JP21399088A JPH0262520A JP H0262520 A JPH0262520 A JP H0262520A JP 63213990 A JP63213990 A JP 63213990A JP 21399088 A JP21399088 A JP 21399088A JP H0262520 A JPH0262520 A JP H0262520A
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- Japan
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- optical
- optical waveguide
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-
- 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
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- Optics & Photonics (AREA)
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、レーザ光を使用する、光情報処理、光加工及
び光応用計測制御分野に使用する光波長変換素子および
その製造方法に関するものである。
び光応用計測制御分野に使用する光波長変換素子および
その製造方法に関するものである。
従来の技術
従来、非線形光学効果を応用してレーザ光の波長変換を
行うものとして、第３図に示す構成が提案されている。
行うものとして、第３図に示す構成が提案されている。
ＬｉＮｂ０ｚなどの強誘電体基板を安息香酸などの酸中
で熱処理するイオン交換法等により形成されてつる光導
波路を用いて光波長変換をおこなっていた。 ［Ｊ、Ｌ
、Ｊａｃｋｅｌ＋ Ｃ、Ｅ、Ｒｉｃｅ＋ ａｎｄ Ｊ
、Ｊ、Ｖｅｓｅｌｋａ＋”Ｐｒｏｔｏｎ ｅｘｃｈａ
ｎｇｅ ｆｏｒ ｈｉｇｈ−ｉｎｄｅｘ ｗａｖｅ
ｇｕｉｄｅｓ ｉｎ ＬｉＮｂＯ５，アフ゛ライド
フィシ゛フクス レター （Ａｐｐｌ、ｐｈＹｓ、
Ｌｅｔｔ＋） Ｖｏｌ、４１＋Ｎｏ、７＋Ｉ）ｐ、８
０７−８０８．（１９８２）参照］第３図の斜視図に示
すように非線形光学効果を有するＬｉＮ ｂ Ｏｓ基板
２１中にイオン交換された光導波路２２が形成される。
で熱処理するイオン交換法等により形成されてつる光導
波路を用いて光波長変換をおこなっていた。 ［Ｊ、Ｌ
、Ｊａｃｋｅｌ＋ Ｃ、Ｅ、Ｒｉｃｅ＋ ａｎｄ Ｊ
、Ｊ、Ｖｅｓｅｌｋａ＋”Ｐｒｏｔｏｎ ｅｘｃｈａ
ｎｇｅ ｆｏｒ ｈｉｇｈ−ｉｎｄｅｘ ｗａｖｅ
ｇｕｉｄｅｓ ｉｎ ＬｉＮｂＯ５，アフ゛ライド
フィシ゛フクス レター （Ａｐｐｌ、ｐｈＹｓ、
Ｌｅｔｔ＋） Ｖｏｌ、４１＋Ｎｏ、７＋Ｉ）ｐ、８
０７−８０８．（１９８２）参照］第３図の斜視図に示
すように非線形光学効果を有するＬｉＮ ｂ Ｏｓ基板
２１中にイオン交換された光導波路２２が形成される。
この光導波路２２は深さ１μｍ１幅６μｍであり、屈折
率は２．３４である。なお、入射部２３に半導体レーザ
の０．８μｍのコヒーレント光を基本波２４として導入
すると、ＬｉＮｂｏｗの非線形光学効果によって、第２
高調波２５が得られる。この際１００ｍＷの基本波２４
の出力に対して、第２高調波２５の出力が１ｍＷである
。
率は２．３４である。なお、入射部２３に半導体レーザ
の０．８μｍのコヒーレント光を基本波２４として導入
すると、ＬｉＮｂｏｗの非線形光学効果によって、第２
高調波２５が得られる。この際１００ｍＷの基本波２４
の出力に対して、第２高調波２５の出力が１ｍＷである
。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記のような構成のようなイオン交換さ
れた光導波路とＬｉＮｂＯ５基板との屈折率差が小さい
ため導波路内の光の閉じ込めか弱い。
れた光導波路とＬｉＮｂＯ５基板との屈折率差が小さい
ため導波路内の光の閉じ込めか弱い。
したがって変換効率が上記のように１％程度であった。
さらに、この光導波路作製工程において、フォトイソグ
ラフィ〜を用いる工程を含み、その工程においてレジス
トを用いるため、幅２μｍ以下の光導波路の作製が困難
である。
ラフィ〜を用いる工程を含み、その工程においてレジス
トを用いるため、幅２μｍ以下の光導波路の作製が困難
である。
さらに、この光導波路を用いて光波長変換を試みると、
光導波路の入射部がきわめて小さいため、基本波の光導
波路との結合効率が５０％程度であるという課題もあっ
た。
光導波路の入射部がきわめて小さいため、基本波の光導
波路との結合効率が５０％程度であるという課題もあっ
た。
課題を解決するための手段
上記の課題を解決するために本発明の光波長変換素子は
一定の角度をなして隣接する少なくとも二つの表面を有
する非線形光学効果を有する基板をもちいて、前記の二
つの表面により形成される交線の近傍領域が前記基板内
部を含んで形成された低屈折率領域によって包囲され、
その包囲された高屈折率領域が光導波路であり、前記光
導波路に入射部を備え、前記光導波路において波長の変
換がなされることを特徴とする光波長変換素子を有する
ものであり、また本発明の光波長変換素子の製造方法は
一定の角度をなして隣接する少なくとも二つの表面を有
する非線形光学効果を有する基板をもちいて、前記の二
つの表面により形成される交線の近傍領域が前記基板内
部を含んで形成された低屈折率領域によって包囲され、
その包囲された高屈折率領域が光導波路であり、前記光
導波路に入射部を備え、前記光導波路において波長の変
換がなされることを特徴とする光波長変換素子を、前記
基板の一部にエツチングする工程と、上記基板に低屈折
率領域を蒸着する工程を用いて作成することを特徴とす
る製造方法を有するものである。
一定の角度をなして隣接する少なくとも二つの表面を有
する非線形光学効果を有する基板をもちいて、前記の二
つの表面により形成される交線の近傍領域が前記基板内
部を含んで形成された低屈折率領域によって包囲され、
その包囲された高屈折率領域が光導波路であり、前記光
導波路に入射部を備え、前記光導波路において波長の変
換がなされることを特徴とする光波長変換素子を有する
ものであり、また本発明の光波長変換素子の製造方法は
一定の角度をなして隣接する少なくとも二つの表面を有
する非線形光学効果を有する基板をもちいて、前記の二
つの表面により形成される交線の近傍領域が前記基板内
部を含んで形成された低屈折率領域によって包囲され、
その包囲された高屈折率領域が光導波路であり、前記光
導波路に入射部を備え、前記光導波路において波長の変
換がなされることを特徴とする光波長変換素子を、前記
基板の一部にエツチングする工程と、上記基板に低屈折
率領域を蒸着する工程を用いて作成することを特徴とす
る製造方法を有するものである。
作用
本発明の光波長変換素子は光導波路とそれを包囲する低
屈折率領域との屈折率差を向上することによって光導波
路内の閉じ込めを強め、光波長変換効率を向上すること
を目的とする。そして、本発明はこうした光波長変換素
子の製造方法を提供するものである。
屈折率領域との屈折率差を向上することによって光導波
路内の閉じ込めを強め、光波長変換効率を向上すること
を目的とする。そして、本発明はこうした光波長変換素
子の製造方法を提供するものである。
実施例
本発明の光波長変換素子の実施例の構成斜視図を第１図
に示す。第１図で１はＭｇＯドープのＬｆ Ｎ ｂ Ｏ
ｓの基板、２は光導波路、３は低屈折率領域であるクラ
ッド層にＳｉＯ２を用い、４は光導波路の入射部、５は
０．８μｍ帯半導体レーザからのレーザ光の基本波、８
は基本波５を光波長変換された第２次高調波、７は光導
波路が形成されているエツジである。
に示す。第１図で１はＭｇＯドープのＬｆ Ｎ ｂ Ｏ
ｓの基板、２は光導波路、３は低屈折率領域であるクラ
ッド層にＳｉＯ２を用い、４は光導波路の入射部、５は
０．８μｍ帯半導体レーザからのレーザ光の基本波、８
は基本波５を光波長変換された第２次高調波、７は光導
波路が形成されているエツジである。
以上のように構成された第１の実施例の光波長変換素子
について、以下その動作を説明する。光導波路の非線形
光学効果を有する基板としてＭｇＯドープしたＬｉＮｂ
Ｏ３基板１を用いた。基板１は低光損傷かつ高い非線形
定数を有する基板で一定の角度をなす隣接主面１０．１
１を有している。
について、以下その動作を説明する。光導波路の非線形
光学効果を有する基板としてＭｇＯドープしたＬｉＮｂ
Ｏ３基板１を用いた。基板１は低光損傷かつ高い非線形
定数を有する基板で一定の角度をなす隣接主面１０．１
１を有している。
基板１に断面寸法１．０μｍｘ１．ｏμｍの光導波路２
を形成し、その光導波路２の入射部４に基本波５として
波長０．８４μｍの半導体レーザの光を１００ｍＷ導入
した。導波路２よりも低屈折率のクラッド層である。こ
れに対して、光導波路２に８０ｍＷ導入された。従って
この光導波路２５の結合効率は６０％と、従来の結合効
率の５０％よりも高率なものである。なお、同図すの示
すように入射部にテーパ４゛を形成すると、結合効率が
８０％まで高まった。
を形成し、その光導波路２の入射部４に基本波５として
波長０．８４μｍの半導体レーザの光を１００ｍＷ導入
した。導波路２よりも低屈折率のクラッド層である。こ
れに対して、光導波路２に８０ｍＷ導入された。従って
この光導波路２５の結合効率は６０％と、従来の結合効
率の５０％よりも高率なものである。なお、同図すの示
すように入射部にテーパ４゛を形成すると、結合効率が
８０％まで高まった。
さらに、基本波５の０．８４μｍの光に対する第二高調
波６の光を測定し、基本波５の出力１００ｍＷで３ｍＷ
の第２高調波６出力が得られた。これは従来の技術の３
倍であった。
波６の光を測定し、基本波５の出力１００ｍＷで３ｍＷ
の第２高調波６出力が得られた。これは従来の技術の３
倍であった。
さらに、光導波路２の伝搬損失をはかると、０．４３ｄ
Ｂ／ｃｍと、従来の技術の光導波路よりも低伝搬損失の
ものであった。
Ｂ／ｃｍと、従来の技術の光導波路よりも低伝搬損失の
ものであった。
なお、本実施例では非線形光学効果を有する基板１とし
てＭｇＯドープのＬｉＮｂ０ｉを用いたがＫＮｂＯ３を
用いると、非線形定数が高いために、さらに光波長変換
効率が高まるので本発明に有効である。さらに、本実施
例では非線形光学効果を有する基板としてＭｇＯドープ
のＬｉＮｂ０ａを用いたが、ＢＢＯを用いると、より短
波長の第２高長波が可能となるので、本発明に有効であ
る。
てＭｇＯドープのＬｉＮｂ０ｉを用いたがＫＮｂＯ３を
用いると、非線形定数が高いために、さらに光波長変換
効率が高まるので本発明に有効である。さらに、本実施
例では非線形光学効果を有する基板としてＭｇＯドープ
のＬｉＮｂ０ａを用いたが、ＢＢＯを用いると、より短
波長の第２高長波が可能となるので、本発明に有効であ
る。
なお、本実施例では断面寸法１μｍＸ１μｍの光導波路
２を形成したが基本波の波形に合う断面寸法の光導波路
が形成可能であるため、幅広いレーザ光源の種類でも結
合効率が高まる。
２を形成したが基本波の波形に合う断面寸法の光導波路
が形成可能であるため、幅広いレーザ光源の種類でも結
合効率が高まる。
次に本発明の光導波路の製造方法について説明する。第
２図にこの製造方法を断面図で示す。第２図で１はＭｇ
ＯドープしたＬｉＮｂ０ａである。
２図にこの製造方法を断面図で示す。第２図で１はＭｇ
ＯドープしたＬｉＮｂ０ａである。
同図（ｂ）において面８上にＦＩＢ（フォーカスイオン
ビーム）装置で１００ｋＶのＡｕイオン９ニヨっテ深さ
１．０μｍ１ 幅０．５μｍの溝３をエツチング形成す
る。ＦＩＢエツチングを用いることによって、エツジ７
から短距離にエツチングが可能となり、なおかつ面７に
対してきわめて垂直度の高い溝３がエツチング可能とな
る。この工程において、Ｃ３Ｆｌｌのガスでガスアシス
トエツチングを行うと、エツチング速度が１００倍上が
った。
ビーム）装置で１００ｋＶのＡｕイオン９ニヨっテ深さ
１．０μｍ１ 幅０．５μｍの溝３をエツチング形成す
る。ＦＩＢエツチングを用いることによって、エツジ７
から短距離にエツチングが可能となり、なおかつ面７に
対してきわめて垂直度の高い溝３がエツチング可能とな
る。この工程において、Ｃ３Ｆｌｌのガスでガスアシス
トエツチングを行うと、エツチング速度が１００倍上が
った。
次に同図（ｂ）において面８上に光ＣＶＤ装置でＮｏと
ＳｉＨ４のガス３１を用いて５ｉＣｈよりなる低屈折率
領域であるクラッド層１１を蒸着した。
ＳｉＨ４のガス３１を用いて５ｉＣｈよりなる低屈折率
領域であるクラッド層１１を蒸着した。
次に同図（Ｃ）において面８と隣接する面１２上にＦＩ
Ｂ装置で１００ｋＶのＡｕイオン１３によって深さ１，
０μｍ１ 幅０．５μｍの溝１４をエツチング形成す
る。次に同図（ｄ）において商工２上に光ＣＶＤ装置で
ＮＯと５ｉＨａのガス３２を用いて５ｉＯｐクラッド層
１５を蒸着した。蒸着されたＳｉＯ２よりなるクラッド
層１１とクラッド層１５の屈折率をプリズムカプラ法で
測定すると、屈折率が１．４５であった。従って光導波
路の屈折率２．２８とクラッド層の屈折率差が０．８３
であり、従来の屈折率差の０．１４５と比べてはるかに
高くなっている。層１１．１５の不要部を除去すると、
層１１．１５の一部からなるクラッド層３に接した導波
路２が形成される。
Ｂ装置で１００ｋＶのＡｕイオン１３によって深さ１，
０μｍ１ 幅０．５μｍの溝１４をエツチング形成す
る。次に同図（ｄ）において商工２上に光ＣＶＤ装置で
ＮＯと５ｉＨａのガス３２を用いて５ｉＯｐクラッド層
１５を蒸着した。蒸着されたＳｉＯ２よりなるクラッド
層１１とクラッド層１５の屈折率をプリズムカプラ法で
測定すると、屈折率が１．４５であった。従って光導波
路の屈折率２．２８とクラッド層の屈折率差が０．８３
であり、従来の屈折率差の０．１４５と比べてはるかに
高くなっている。層１１．１５の不要部を除去すると、
層１１．１５の一部からなるクラッド層３に接した導波
路２が形成される。
発明の詳細
な説明したように本発明の光波長変換素子によれば光導
波路の構成とその製造方法を工夫し光導波路とそれを包
囲する低屈折率領域であるクラフト層との屈折率差を向
上させ、半導体レーザなどのレーザ光の基本波の光導波
路内での閉じ込めをよくシ、なおかつ低伝搬損失の光導
波路を形成したことによって光波長変換の高効率化が図
られた。
波路の構成とその製造方法を工夫し光導波路とそれを包
囲する低屈折率領域であるクラフト層との屈折率差を向
上させ、半導体レーザなどのレーザ光の基本波の光導波
路内での閉じ込めをよくシ、なおかつ低伝搬損失の光導
波路を形成したことによって光波長変換の高効率化が図
られた。
第１図は本発明の光導波路の構成斜視図、第２図は本発
明の光導波路の製造工程断面図、第３図は従来の光導波
路の構成斜視図である。 １・・・ＬｉＮｂ０ａ基板、２・・・光導波路、３・・
・クラッド層、４拳・・入射部、５・・・基本波、６・
・・第２高調波。
明の光導波路の製造工程断面図、第３図は従来の光導波
路の構成斜視図である。 １・・・ＬｉＮｂ０ａ基板、２・・・光導波路、３・・
・クラッド層、４拳・・入射部、５・・・基本波、６・
・・第２高調波。
Claims (7)
- （１）一定の角度をなして隣接する少なくとも二つの表
面を有する非線形光学効果を有する基板を用いて、前記
の二つの表面により形成される交線の近傍領域が前記基
板内部を含んで形成された低屈折率領域によって包囲さ
れ、その包囲された高屈折率領域が光導波路であり、前
記光導波路に入射部を備え、前記光導波路において波長
の変換がなされることを特徴とする光波長変換素子。 - （２）一定の角度をなして隣接する少なくとも二つの表
面を有する非線形光学効果を有する基板を用いて、前記
の二つの表面により形成される交線の近傍領域が前記基
板内部を含んで形成された低屈折率領域によって包囲さ
れ、その包囲された高屈折率領域が光導波路であり、前
記光導波路に入射部を備え、前記光導波路において波長
の変換がなされる光波長変換素子を、前記基板の一部に
エッチングする工程と、前記基板に低屈折率領域を蒸着
する工程を用いて作成することを特徴とする光波長変換
素子の製造方法。 - （３）非線形光学効果を有する基板がＭｇＯドープのＬ
ｉＮｂ＿ｘＴａ＿１＿−＿ｘＯ＿３（０≦ｘ≦１）、Ｋ
ＮｂＯ＿３、又はＢＢＯ（Ｂｅｔａ−ＢａＢ＿２Ｏ＿４
）であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
光波長変換素子。 - （４）入射部にテーパーをつけ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。 - （５）エッチングとして集束ビームエッチングを用いる
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。 - （６）エッチングとしてガスアシスト集束ビームエッチ
ングを用い、前記ガスアシスト集束ビームエッチングの
ガスとしてＣ＿３Ｆ＿８を用いる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。 - （７）一定の角度をなして隣接する少なくとも二つの表
面を有する非線形光学効果を有する基板をもちいて、前
記の二つの表面により形成される交線から０．５μｍ〜
５０μｍの範囲内でエッチング工程を行うことを特徴と
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63213990A JPH0262520A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 光波長変換素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63213990A JPH0262520A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 光波長変換素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0262520A true JPH0262520A (ja) | 1990-03-02 |
Family
ID=16648430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63213990A Pending JPH0262520A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 光波長変換素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0262520A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005292211A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Shimadzu Corp | 導波路型波長変換素子およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-08-29 JP JP63213990A patent/JPH0262520A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005292211A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Shimadzu Corp | 導波路型波長変換素子およびその製造方法 |
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