JPH0437697A - ニオブ酸リチウム単結晶薄膜 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、薄膜導波路型Ｓ　ＨＣ素子を始めとして、各
種光学材料に好適な膜厚のニオブ酸リチウム単結晶薄膜
に関する。

（従来の技術） 近年の光応用技術の進展に伴って、レーザ光源の短波長
化が要求されている。

これは、短波長化により、記録密度、感光感度を向上さ
せることができるためであり、光ディスク、レーザープ
リンター等の光機器分野への応用が考えられる。

このため、入射するレーザ光の波長を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きた
。

かかる、第２高調波発生（ＳＨＯ）素子としては、従来
高出力のガスレーザを光源として、非線型光学結晶のバ
ルク単結晶が用いられてきた。しかし、光デイスク装置
、レーザプリンタ等の装置を小型化する要求が強いこと
、ガスレーザは、光変調のため、外部に変調器が必要で
あるのに対して、半導体レーザは、直接変調が可能であ
ること、安価であることなどのために、ガスレーザに代
えて半導体レーザが主としで用いられるようになってき
た。このため、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。

このような薄膜導波路型ＳＨＧ素子用の非線型光学材料
としては、従来ニオブ酸リチウム単結晶バルクにＴｉ等
を拡散させることにより、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高周波ス
パッタ法により形成させたニオブ酸リチウム薄膜を導波
路としたものなどが知られているが、何れも結晶性に優
れたニオブ酸リチウム薄膜を得ることが困難で、高い変
換効率を得ることができなかった。

結晶性に優れた単結晶薄膜を製造する方法としては、液
相エピタキシャル法が好適であると考えられており、こ
のため、種々の液相エピタキシャル法が研究されてきた
。

ニオブ酸リチウム単結晶薄膜を得るための液相エピタキ
シャル法としては、例えば、 １）Ａｐｐｌｉｅｄ　　ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ
、Ｖｏｌ、２６、Ｎｏ、ＩＪａｎｕａｒｙ　　１９７５
には、タンタル酸リチウムを基板として、Ｌｉ工○、■
２０．をフラックスとして、液相エビタキンヤル成長法
により光導波路用ニオブ酸リチウム薄膜を形成して、光
を導波させた例が記載されている。

また、２）特公昭５１−９７２０号公報には、タンタル
酸リチウムを基板とし、Ｌ１□０、■２０、をフラック
スとして、液相エピタキシャル成長法により、先導波路
用ニオブ酸リチウム薄膜を形成する方法が記載されてい
る。

更に、３）特公昭５６−４７１６０号公報には、Ｌ１□
０、ＶｚＯｓをフラックスとして、エピタキノヤル成長
法により基板上に、Ｍｇを含有した二オフ酸リチウム・
タンタル酸リチウム固溶体薄膜単結晶を形成する方法が
記載されている。

Ｌカ・しながら、従来知られた液相エビタキノヤル法て
二よ、結晶性に優れたニオブ酸リチウム単結晶が、タン
タル酸リチウム基板上に得られないばかりでなく、特に
ＳＨＧ素子を製造するのに必要な膜厚のニオブ酸リチウ
ム単結晶を得ることが、困難であった。

前記薄膜導波路型のＳＨＯ素子を製造するのに必要な膜
厚とは、即ち入射させるレーザ光と第２高調波との位相
整合を行うため、波長λの基本波長光と波長λ／２の第
２高調波との実効屈折率を一致させる事のできる膜厚の
ことであり、特に、タンタル酸リチウム基板上に形成さ
せたニオブ酸リチウム薄膜を用いて、半導体レーザ用Ｓ
ＨＧ素子を作成する場合、実効屈折率を一致させるため
には、５μｍ以上の厚さのニオブ酸リチウム薄膜が必要
である。

また、高出力の薄膜導波路型ＳＨＧ素子を得るためには
、基板と薄膜導波層との屈折率差を大きくしなければな
らないが、薄膜導波層の屈折率を高くするため種々の元
素を添加すると、導波層の光学特性が低下する可能性が
あることから、基板の屈折率を低下させる研究が行われ
ており、例えば、 特公昭５６３−２７６８１号公報には、タンタル酸リチ
ウム基板に五酸化バナジウムを拡散させて、３〜６μｍ
の低屈折率の拡散層を形成し、その上にタンタルリチウ
ム単結晶層をエビタキンヤル成長させる技術が開示され
ている。

また、特公昭５６０−３４７２２号公報には、酸化マグ
ネシウム、五酸化バナジウムを同時にりンタル酸リチウ
ム基板に添加し、タンタル酸リチウム単結晶層をエピタ
キシャル成長させる技術が開示されている。

しかしながら、これらの技術では、薄膜導波層としてタ
ンタル酸リチウムを用いており、ニオブ酸リチウムに比
べて、井線形光学効果が劣る。

また薄膜導波層であるタンタル酸リチウムの格子定数を
変えることができないため、基板の格子定数が変化しな
い範囲で、酸化マグネシウムや五酸化バナジウムを添加
する必要があり、添加量に限界があった。

さらに上記技術では、基板側の屈折率を必ず低下させね
ばならず、屈折率の可変範囲が限られていた。

以上のように、これまでは、タンタル酸リチウム基板上
にＳＨＯ素子などの光学デバイスを作成するために必要
な膜厚で、基板との屈折率差が大きく、光学特性の優れ
たニオブ酸リチウム単結晶を実用的に製造する方法はな
かった。

そこで本発明者等はこのような問題点を解決するだめに
種々研究した結果、タンタル酸゛ノチウム基板に種々の
異種元素を含有させ、屈折率を変えて、このタンタル酸
リチウム基板とニオブ酸リチウム単結晶薄膜とを格子整
合させることにより、ＳＨＧデバイスなどの光学デバイ
スを作成するために必要充分な膜厚を有し、かつ光損傷
（強い光を照射すると結晶の屈折率が変化すること）及
び光伝搬損失が極めて小さいなど、光学特性が極めて優
れ、基板と薄膜導波層との屈折率差の大きなニオブ酸リ
チウム単結晶薄膜を実用的に得ることができることを新
規に知見し本発明を完成するに到った。

（課題を解決するための手段） 本発明は、クンタル酸リチウム基板上に形成されたニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜であって、前記タンタル酸リチ
ウム基板は、少なくとも表面の一部に異種元素が添加さ
れており、且つ該薄膜は前記タンタル酸リチウム基板と
格子整合されてなり、光伝搬損失が１．４ｄＢ／ｃｍ以
下であることを特徴とするニオブ酸リチウム単結晶薄膜
である。

（作用） 本発明の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、前記タンタル酸リチウム基板
は、少なくとも表面の一部の異種元素が含有されてなる
ことが必要である。

この理由は、異種元素を含有させることにより、基板の
屈折率を変化させることができ、基板と薄膜導波層との
屈折率差を大きくすることができるからである。

前記異種元素とは、基板を構成する元素とは異なる元素
を指す。

前記異種元素は、金属元素が望ましい。

前記異種元素は、マグ不ノウム、チタン、バナジウム、
クロム、鉄、ニッケル、ネオジムなどから選ばれる少な
くとも１種が望ましい。

本発明において、前記タンタル酸リチウム基板の特定箇
所に異種元素を添加して、導波路形成部分に、屈折率が
、非形成部分に比べて相対的に低いパターンを形成する
ことにより、該基板にニオブ酸リチウム単結晶薄膜をス
ラブ状に形成するだけで、前記パターン部分に形成され
たニオブ酸リチウム単結晶薄膜が導波路となり、導波路
形成のための加工工程を省くことができる。

前記導波路形成部分の基板屈折率を、非形成部分に比べ
て相対的に低（する方法としては、導波路形成部分の基
板屈折率を下げるか、非形成部分の基板屈折率を上げる
ことが望ましい。

前記タンタル酸リチウム基板の屈折率を上げる作用を有
する異種元素としては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｎｉ
などが、また屈折率を下げる作用を有する異種元素とし
ては、Ｍｇ、Ｖなどが有利である。

これらの元素は、基板の薄膜形成に影響する特性、例え
ば表面粗度などを殆ど変化させずに、その表面屈折率の
みを変えられるため、通常の基板と同等の特性を有する
３膜を同様の条件にて製造することができる。

また、前記異種元素の表面部分での含有量は、以下に示
す組成範囲が望ましい。

Ｔｉ；０．２〜３０モル％ Ｃｒ；０．０２〜２０モル％ Ｆｅ；０．０２〜２０モル％ Ｎｉ；０．０２〜２０モル％ Ｎｄ；０．０２〜１０モル％ Ｍｇ；０．１〜２０モル％ ■　；０．０５〜３０モル％ 上記の含有量は、 異種元素／　（Ｌ　ｉ　Ｔａ　０３＋異種元素）×１０
０、 で計算されたものである。

前記組成範囲が好ましい理由は、上記範囲より組成割合
が多いと、基板の結晶性が低下してしまい、また、上記
範囲より組成割合が少ないと屈折率が変化しないためで
ある。

さらに、前記異種元素の含有量は、以下に示す範囲が好
適である。

Ｔｉ；１．０〜１５モル％ Ｃｒ；０．２〜１０モル％ Ｆｅ；０．２〜１０モル％ Ｎｉ；０．２〜１０モル％ Ｎｄ；０．５〜５モル％ Ｍｇ；２．０〜１０モル％ Ｖ；１．０〜１５モル％ 上記の含有量は、 異種元素／　（Ｌ　ｉ　Ｔａ　Ｏｓ　十異種元素）×１
００、 で計算されたものである。

また、前記異種元素は、タンタル酸リチウム基板に、原
子、イオン、酸化物など種々の形態で含有させることが
できる。

本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜は、異種元素含有
タンタル酸リチウム基板上に形成され、前記異種元素含
有タンタル酸リチウム基板と格子整合されてなることが
必要である。この理由は、前記異種元素含有タンタル酸
リチウム基板とニオブ酸リチウム単結晶薄膜を格子整合
させることにより極めて優れた光学的特性を有するニオ
ブ酸リチウム単結晶薄膜が従来技術では得られない厚い
膜厚にて形成されるからである。

また、形成されたニオブ酸リチウム単結晶薄膜が極めて
優れた光学特性を有する理由は、ニオブ酸リチウム単結
晶薄膜と異種元素含有タンタル酸リチウム基板とが格子
整合されることにより基板と一体化し、格子の歪や結晶
の欠陥などが極めて少なく結晶性に優れ、かつマイクロ
クランクなどのない高品質の膜となるからである。

従来技術においては、基板との格子整合がとれた薄膜を
作製することができなかったため、薄膜の結晶性が悪く
また薄膜中にはマイクロクラックの発生が見られた。そ
のため、基板材料表面および薄膜表面を研磨あるいは化
学ユノチング等により平滑にするか、あるいは不純物混
入割合の少ない高純度原料を使用することで基板界面お
よび薄膜表面における散乱損失、および不純物混入によ
る吸収を員失をある程度低減させても、結晶粒界での吸
収・散乱損失あるいはマイクロクラックによる散乱損失
が極めて大きくなるため、光伝搬損失は３〜５ｄＢ／ｃ
ｍ程度と大きく、光学的用途に使用できるものではなか
った。

本発明において、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜と異種元
素含有タンタル酸リチウム基板を格子整合される手段は
特に限定されるものではないが、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
が有利である。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
る置換あるいはドープにより、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
＠記異種元素含有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そこなうこと
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。また
、前記ナトリウム、マグネシウムを含有させる場合、そ
の含佇量は、それぞれニオブ酸リチウム単結晶に対して
、０．１〜４．８モル％、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、マグ不シウムの添加
量の如何に関わらず、前記異種元素含有タンタル酸リチ
ウム基板と格子整合できるほど格子定数が大きくならず
、また４、８モル％を越える場合は、逆に格子定数が大
きくなりすぎ、いずれの場合も異種元素含有タンタル酸
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。

また、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％越える場合は、ニオブ酸マグ矛シウム系の結
晶が析出してしまうため、含有させることができない。

前記ナトリウムの含有に関しては、Ｊｏｕｒｎａｌ　　
ｏｒ　　Ｃｒｙｓｔａｌ　　Ｇｒｏｗｔｈ　　５４　（
１９８１）５７２−５７６に、ニオブ酸リチウムにナト
リウムを添加し、液相エピタキシャル成長法によりＹ−
カットのニオブ酸リチウム基板上に膜Ｉ￥２０μｍのナ
トリウム含有ニオブ酸リチウム薄膜単結晶を形成した例
がまたＪｏｕｒｎａｌｏｆ　　Ｃｒｙｓｔａｌ　　Ｇｒ
ｏｗｔｈ　　８４（１９８７）４０９−４１２にはニオ
ブ酸リチウムにナトリウムを添加し、液相エピタキシャ
ル成長法によりＹ力、トのタンタル酸リチウム基板上に
ナトリウム含有ニオブ酸リチウム薄膜単結晶を形成した
例が記載されている。

しかし、これらの文献にはナトリウム含有によりニオブ
酸リチウム単結晶の格子定数が変化することは記載され
ているものの、ＳＡＷ　（Ｓｕ　ｒ　ｒａｃｅ　　Ａｃ
ｏｕｓｔｉｃ　　Ｗａｖｅ）デバイスに関する技術であ
り、光学特性やタンタル酸リチウム基板と格子整合させ
ると光学特性に優れた膜が得られることについては何ら
記載されていない。

またこれらの文献に示されたニオブ酸リチウム単結晶薄
膜はＳＡＷデバイス用であり、前者の文献に記載された
薄膜は基板にニオブ酸リチウムを用いていること、また
、後者の文献に記載の薄膜は、タンタル酸リチウム基板
に形成されているものの薄膜と基板との格子整合がなさ
れていないなどにより、いずれも本願の目的とする光学
材料としては使用することができない。

また、米国特許４０９３７８１号には、リチウムフェラ
イト膜を基板上に液相エピタキシャル成長法で形成する
際、リチウムをナトリウムで置換し、格子定数を基板の
それに整合させ、歪みのないリチウムフェライト膜を形
成する方法が記載されている。

しかし、これはリチウムフェライトに関する技術であり
、本願の目的とする光学材料としては使用することがで
きず、いずれの技術も本発明の新規性、進歩性を阻害す
るものではない。

本発明においてタンタル酸リチウムを基板として用いる
理由は、前記タンタル酸リチウム基板の結晶系は、ニオ
ブ酸リチウム単結晶に［ＩＬでおりエピタキシャル成長
させやすく、さらに前記タンタル酸リチウム基板は市販
されているため、品質のよいものが安定して入手できる
からである。

また、本発明に用いるタンタル酸リチウム基板としては
、種々の元素を含有させ格子定数、屈折率などを変化さ
せたもの、あるいは表面を化学エツチングなどにより処
理したものなどを用いることができる。

また、特に本発明においては、ニオブ酸リチウム単結晶
薄膜の成長面として、タンタル酸リチウム基板の（００
０１）面を使用することが望ましい。

前記タンタル酸リチウム基板の（０００１）面は、タン
タル酸リチウムのＣ軸に垂直な面を指す。

ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の成長面として、タンタル
酸リチウム基板の（０００１）面を使用することが望ま
しい理由は、前記タンタル酸リチウムは、結晶構造が大
方晶（第１図参照）であり、前記（０００１）面はａ軸
のみで構成されるため、ａ軸の格子定数を変えるだけで
ニオブ酸リチウム単結晶薄膜と、格子整合させることが
できるからである。

本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜は、光伝搬損失が
１．４ｄＢ／ｃｉ以下であることが必要である。

光伝搬損失とは、光が薄膜中を導波する際の、光の進行
方向単位長さ当りの光度低下割合を示すものであり、こ
れには散乱損失と吸収損失が含まれる。散乱を員失は、
基板と薄膜との界面の状態、薄膜の表面状態および薄膜
中のマイクロクラック等に依存する。

一方、吸収損失は薄膜の特性にのみ関与するものであり
、薄膜の結晶性や不純物混入割合等に依存する。

更に、前記ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の格子定数（ａ
軸）は、前記異種元素含有タンタル酸リチウム基板の９
９．８１〜１００．０７％であることが望ましく、９９
．９２〜１００．０３％が好適である。

例えば、タンタル酸リチウム基板の格子定数が、５．１
５３人である場合、５．１５０〜５．１５５人であるこ
とが望ましい。

この理由は、前記格子定数の範囲を外れると、異種元素
含有タンタル酸リチウム基板とニオブ酸リチウム単結晶
薄膜の格子定数を整合させ難く、光学材料として使用可
能な光学特性の優れたニオブ酸リチウム単結晶薄膜を充
分に厚（形成することができないからである。

また、前記ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の厚さは、５μ
ｍ以上が望ましく１０μｍ以上が特に望ましい。

また、特に本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜を、Ｓ
ＨＧ素子として使用する場合には、前記ニオブ酸リチウ
ム単結晶薄膜の常光屈折率ｎ０、異常光屈折率ｎ３は、
波長が０．８３μｍのレーザー光源（基本波長）に対し
て、それぞれ２．２５≦００≦２．４０の範囲、２．０
　＜　ｎ　＊　＜　ｎ　ｏ　　ｏ、　（１１なる範囲、
又、発生する第２高波長（０，４１５μｍ）に対して異
常光屈折率ｎ、が前記第２調波に対する常光屈折率ｎ０
より小さい範囲であることが望ましい。

また、本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜には、屈折
率などの光学特性を必要に応じて変化させるためにＮｄ
、Ｒｈ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ　などから選ばれる元
素を含有させることもできる。

本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜にてＳＨＧ素子を
作成する場合、第二高調波光の透過率が１００％近いか
、もしくは１００％で、基本波レーザ光を殆ど透過させ
ないか、もしくは全く透過させない波長選択性の薄膜（
フィルター）を、光の出射端面の後方、もしくは出射端
面に直接形成することが望ましい。

この理由は、不要な基本波レーザ光を出射光から取り除
き、必要な第二高調波光のみを効率良く取り出すことが
できるからである。

また、前記波長選択性の薄膜を、直接出射端面に形成し
て第二高調波光に対する反射防止条件を満たずよう調整
することにより、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜層と空気
との屈折率に大きな差があるために出射端面で生してい
た第二高調波光の反射による損失を低減でき、ＳＨＣ，
出力を向上させることができる。

前記波長選択性の薄膜は、出射端面の後方の出射端面か
ら離れた位置に形成されてもよく、また適当な接着剤を
用いて出射端面上に固定されていてもよい。

前記接着剤を用いて出射端面上に固定する場合は、接着
層の屈折率、厚さを前記第二高調波光に対する反射防止
条件に適合するよう調節して、５１（Ｇ出力を向上させ
ることが望ましい。

また、本発明のニオブ酸リチウム単結晶薄膜にてＳＨＧ
素子を作成する場合、ＳＨＧ素子と半導体レーザのヘア
チップを一体化しておくことが望ましい。

この理由は、Ｓ　ＨＧ素子と半導体レーザのヘアチップ
を一体化した方が小型化、量産性、コスト、入射効率、
安定性の面から有利だからである。

また、前記ＳＨＯ素子と半導体レーザー光源を一体化し
た半導体レーザ素子は、半導体レーザのヘアチップの保
護、長寿命化のために、気富封止パッケージ内に封入す
ることが望ましい。

前記パンケージ内には、イ活性ガスが封入されているこ
とが望ましい。

前記不活性ガスは、窒素であることが有利である。

また、前記気密封止パッケージには、第二高調波光を出
射するだめの窓が設けられていることが必要である。

前記第二高調波光を出射するための窓とは、第二高調波
光を出射するに十分な大きさの穴に、気密性を保つため
に透光性の板がはめこまれたものを指す。

前記透光性の板は、波長選択性を有することが望ましい
。

この理由は、波長選択性の透光性の板にて第一高調波光
出射用の窓を形成することにより、チップの気密封止、
基本波長光の除去、第二高調波光の透過率の向上、半導
体レーザヘアチップ、ＳＨＧ素子の保護などの目的を全
て兼ねることができ、第二高調波光出射用の窓を通常の
ガラスにて形成し、その窓ガラスの内側、もしくは外側
に波長選択性の膜を設けた場合より、製造プロセスの簡
略化、コストの低下、第二高調波光の透過率を向上させ
ることができるからである。

前記波長選択性の薄膜あるいは、透光性の板としては、
色ガラスフィルター、ガラス基板上に波長選択性の干渉
膜をコーティングしたもの、等を使用できる。

前記波長選択性の薄膜あるいは、透光性の板の材料とし
ては、５ｉＯｚ、ＭｇＯ１ＺｎＯ１Ａｎ２０、等の酸化
物、Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ、ｌ、　Ｌ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏｚ
、’ｌ　３　Ｃ；　ａ　５０　＋ｚ、Ｇｄｉ　Ｇａｓ　
０１２等の複合酸化物、あるいはＰＭＭＡ、ＭＮＡ等の
有機物等を用いることができ、これらを重ねた多層薄膜
も用いることができる。

前記波長選択性の薄膜の作成方法としては、スパッタリ
ング法、液相エピタキシャル法、蒸着法、ＭＢＥ（分子
ビームエビタキンヤル：Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ　　Ｂｅａ
ｍ　　Ｅｐｉｔａｘｉａｌ）法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａ
ｌ　　Ｏｒｇａｎｉｃ　　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　　Ｖａｐ
ｏｒ　　Ｄｅｐｏｓｉｔｉ。

ｎ）法、イオンブレーティング法、ＬＢ法、スピンコー
ド法、デイツプ法などを用いることが好ましい。

次に本発明の製造方法について説明する。

本発明においては、タンタル酸リチウム基板の少なくと
も表面の一部に異種元素を添加した後、タンタル酸リチ
ウム基板と格子整合されたニオブ酸リチウム単結晶薄膜
を形成することが必要である。

前記異種元素の添加方法としては、熱拡散、イオン交換
、イオン注入法などの他に、液相エピタキシャル成長法
、タンタル酸リチウムバルク単結晶の原料中に予め異種
元素を混合しておく方法、などを用いることができる。

また、前記熱拡散、イオン交換、イオン注入法を使用し
た場合は、異種元素の拡散層が形成されるが、前記拡散
層は、１μｍ以上が望ましい。

この理由は、拡散層の厚さが１μｍ未満であると、異種
元素が拡散されていない基板部分にまで拡がる導波光の
割合が多くなるため、基板として要求される屈折率を満
足することができず、先導波路として十分な特性が得ら
れないからである。

本発明の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。

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、光伝播損失が少なく光導波路として好適な、しか
もニオブ酸リチウム単結晶のもつ非線形光学効果、電気
光学効果、音響光学効果などを十分生かせる優れた特性
を持ったニオブ酸リチウム単結晶薄膜が得られ、さらに
生産性にも優れているからである。

前記液相エピタキシャル成長法としては、Ｌｉｚ　Ｏ，
Ｖ２０３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｎａ、Ｏ，ＭｇＯなどからなる
溶融液に異種元素含有タンタル酸リチウム基板を接触さ
せ、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軸の格子定数を異種元素含有タンタル酸リチウ
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。

前記エピタキシャル成長法におけるＬｌ、○、Ｖｚ　Ｏ
ｓ　、Ｎ　ｂ　ｔ　Ｏｓの３組成分について望ましい範
囲を、以下に示す。

（Ｌｉｔｕ、　ＮｔｇＯｓ、　ｖ、ｏ、　）組成範囲（
１））前記Ｌｉ、０５Ｖｚ　Ｏｓ　、Ｎ　ｂ　ｚ　Ｏｓ
　（７）組成範囲は、Ｌ　ｉｔ　０−Ｖｚ　０ｓ−Ｎｂ
、Ｏｓ　（Ｄ３成分系の状態図において、Ａ（４９，４
９，４５，４６，５，０５）、Ｂ　（４２，８１，２２
，９４゜３４、　２５）、Ｃ（１１，１１，８０，００
，８゜８９）の３組成点で囲まれ、前記組成点Ａ、Ｂを
結ぶ組成線を含まない組成領域内にある組成割合で、な
おかつ前記Ｎａｚ　０１Ｍｇ０の組成範囲は、それぞれ
、モル比でＮａ２Ｏ／Ｌ　ｉｚ　０　　が、２０／９８
．０〜９３．５／６．５、モル比でＭｇＯ／Ｎｂｔ　Ｏ
５が、０．２／９９．８〜４０．０／６０．０を満たす
組成範囲内にあることが望ましい。

前記溶融液が、主としてＬｉ、０、Ｖ　２０　ｓ、Ｎｂ
ｚ　Ｏｓ　、Ｎａｚ　０１Ｍｇ○からなることが必要な
理由は、以下に説明される。

前記Ｌｉ、Ｏと■２０．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。

また、Ｎａ、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ため、前記ニオブ
酸リチウム単結晶薄膜のａ軸の格子定数を、異種元素含
有タンタル酸リチウム基板のａ軸の格子定数に合わせる
ことができるため、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。

また、本発明における、ＬｉｚＯｌＶｚＯｓ、Ｎｂｚｏ
ｓの組成範囲としてＬｉｚＯ−Ｖ２０ｓＮｂ、○、の３
成分系の三角図において、Ａ（４９，４９，４５，４６
，５，０５）、Ｂ　（４２，８１，２２，９４，３４，
２５）、Ｃ（１１１１，８０，００，８，８９）の３組
成点で囲まれ、前記組成点Ａ、Ｂを結ぶ組成線を含まな
い組成領域内にある組成割合が必要な理由は、この範囲
で得られるニオブ酸リチウム薄膜の光学的特性が優れて
おり、なかでも特に光伝播損失が低く、良質なニオブ酸
リチウム単結晶薄膜を得ることができるからである。

前記Ｌ　ｉｚ　ＯＶｚ　Ｏｓ　　Ｎ　ｂｚ　Ｏｓの組成
範囲は、３成分系の三角図において、Ｄ（４７，６４，
４６，１２，６，２４）、Ｅ（２７，０１６４，６９，
８，３０）、Ｆ　（３６，７１，３７９７，２５，３２
）、Ｃ（４４，０５，３２，９７，２２，９８）の４組
成点で囲まれる範囲が好ましく、Ｈ（４５，３６，４６
，４５８，１９）、！　（３２，８９，５７，０５１０
０６）、Ｊ　（３６，７１，４４，３０，１８，９９）
、Ｋ（４４，９５，４０，５４，１４，５１）の４組成
点で囲まれる範囲が好適である。

また、前記Ｎａｇ　Ｏの組成割合として、モル比でＮ　
ａ　２０／　Ｌ　＋　ｚ　Ｏが、２．０／９８．０−９
３．５／６．５を満たす範囲であることが望ましい理由
は、前記モル比の範囲よりＮａｚＯの割合が低い場合、
ＭｇＯを限界量含有させても、異種元素含有タンタル酸
リチウム単結晶基板と格子整合できる程、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
きず、また、前記モル比の範囲よりＮａ、０の割合が高
い場合は、ａ軸の格子定数が大きくなりすぎ、異種元素
含有タンタル酸リチウム単結晶基板と格子整合させるこ
とが困難なためである。

前記前記Ｎａｔ　Ｏの組成割合として、モル比でＮ　ａ
　２０　／　Ｌ　１ｚ　Ｏが、７．４／９２．６〜８０
．０／２０．０を満たす範囲であることが好ましく、特
にモル比でＮ　ａ　ｔ　Ｏ／　Ｌ　ｉ　ｔ　Ｏが、１６
．７／８３．３〜４８．４１５１．６を満たず範囲が好
適である。

また、ＭｇＯの組成割合として、モル比でＭｇＯ／へｂ
２０．が、０．２／９９．８〜４０．０／６０．０を満
たす組成範囲であることが望ましい理由は、前記範囲よ
りＭｇＯの割合が低い場合は、Ｍｇの光損傷防止効果が
不充分で、上記範囲よりＭｇＯの割合が高い場合は、ニ
オブ酸マグネンウム系の結晶が析出して、ニオブ酸すチ
うｌ、単結晶薄膜が得られないからである。

前記Ｍ　ｇ　Ｏの組成割合として、モル比でＭｇＯ／Ｎ
ｂｚＯｓが、０．　７１５０．　０〜９．　０１５０．
０を満たす組成範囲が好ましく、モル比でＭｇｏ／Ｎｂ
、０．が、３．５１５０．０〜６．０１５０．０を満た
す組成範囲が好適である。

（Ｌｉ２Ｏ，ＮｂＪｓ、　ｖ、ｏ、（７）組成範囲（２
））前記液相エピタキシャル成長法に用いる熔融液とし
て、主として、Ｌｉア０、■アＯｓ、Ｎｂ２０５、Ｎａ
２Ｏ、ＭｇＯからなり、前記ＬｉｚＯ１■２０ｓ　、Ｎ
　ｂｚ　Ｏｓの組成範囲が、ＬｉｘＯＶｚ　Ｏｓ　　Ｎ
ｂｚ　Ｏｓの３成分系の三角図において、Ａ’　　（８
Ｂ、９０，２．２２．８．８８）、Ｂ’　　（５５，０
０，４３，００，２，００）、Ｃ’　　（４６，５０，
５］、５０，２．００）、Ｄ“　（３７，５０５，００
，５７，５０）の４組成点で囲まれる領域で示される組
成割合にあるものを用いることが望ましい。

前記Ｌｉ２Ｏ、Ｖ２　Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｍ
ｇＯの作用は、いずれも組成範囲（１）で説明されたも
のと同様である。

さらに前記Ｌｉ、Ｏ１Ｖ！　Ｏ５、Ｎｂｙ　Ｏｓ　（Ｄ
組成範囲は、Ｌ　ｉｚ　ＯＶｚ　０５　　Ｎｂｚ　Ｏｓ
の３成分系の状態図において、Ｅ“　（６９，８５，２
１，３３，８，８２）、Ｆ”　（４９，９５，４５゜０
２．５．０３）、Ｇ′　（４４，１３，１６，７６，３
９，１１）、Ｈ′　（５４，７２，１１，１２，３４，
１６）の４組成点で囲まれる領域で示される組成割合で
あることが好ましく、Ｌ１□０Ｖｚ　Ｏｓ　　Ｎｂ１０
５の３成分系の三角図において、Ｉ’　　（５７，４３
，３５，０５，７，５２）、Ｊ’　　（４９，９５４２
，５３，７，５２）、Ｋ’　　（４７，３６，２６，３
２，２６゜３２）、Ｌ’　　（５６，３８，１７，９１
，２５，７１）の４組成点で囲まれる領域で示される組
成割合であることが好適である。

またＮａ、Ｏの組成割合として、モル比でＮａｚ　Ｏ／
　Ｌ　ｌ　ｚ○　が、２．０／９８．０〜９３゜５／６
．５を満たす範囲であることが望ましい。

この理由は、前記モル比の範囲からＮａｔＯの割合が外
れる場合、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜と異種元素含有
タンタル酸リチウム基板を格子整合させることができな
いからである。

前記Ｎａ、Ｏの組成割合としては、モル比でＮａ　ｚ　
ｏ／　Ｌ　ｉ　ｔ○　が、７．４／９２．６〜８０゜０
／２０．０を満たすことが好ましく、１６．７／８３．
３〜４８．４１５１．６を満たす範囲であることが好適
である。

また、前記ＭｇＯの組成割合として、モル比でＭｇＯ／
ニオブ酸リチウムが、０．１／９９．９〜２５．０／７
５．０を満たす範囲であることが望ましい。

この理由は、前記範囲よりＭｇＯの割合が低い場合は、
Ｍｇの光損傷防止効果が不充分で、前記範囲よりＭｇＯ
の割合が高い場合は、ニオブ酸マグ不ノウム系の結晶が
析出して、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜が得られないか
らである。

前記ニオブ酸リチウムとは溶融液組成から析出可能なニ
オブ酸リチウムの理論量を意味する。

さらにＭｇＯの組成割合として、モル比でＭｇＯ／ニオ
ブ酸リチウムが、０．７／１００〜９゜０／１００を満
たず範囲であることが好ましく、３．５／１００〜６．
０／１００を満たずことが好適である。

この場合においては、原料成分としては酸化物、もしく
は、加熱により酸化物に変化する化合物が望ましく、例
えばＮａｔＣＯｓ、　ＮｂｚＯｓ、　ＬｉｚＣＯｘ、　
ＶｚＯｓＭｇＯの組成物等が挙げられる。

前記原料成分は、６００〜１３００’Ｃで空気雰囲気下
或いは酸化雰囲気下で加熱溶融されることが望ましい。

前記溶融液を過冷却状態とした後、異種元素含有タンタ
ル酸リチウム基板を接触させ、育成させることが好まし
い。

前記溶融液を過冷却状態とするための冷却速度は、０．
５〜３００°Ｃ／時であることが望ましい。

又、前記育成のための温度は６００〜１２５０°Ｃであ
ることが望ましい、この理由はニオブ酸リチウムの融点
が１２５０°Ｃであり、これ以上の温度では結晶が晶出
ゼず、又、６００　’Ｃは、熔融剤の融点であるため、
これより低い温度では原料を熔融液とすることができな
いためである。

前記育成の際には、基板を回転させることが望ましい、
これは、基板を回転させることにより、特性及び膜厚が
均一な結晶ができるからである。

また、前記タンタル酸リチウム基板の、少なくとも異種
元素を含有する面は、光学研磨されその後、化学エツチ
ング処理されていることが望ましい、異種元素含有タン
タル酸リチウム基板上に晶出する本発明のニオブ酸リチ
ウム単結晶薄膜の厚みは、基板と溶融液との接触時間、
溶融体の温度時間を適当に選択することにより、制御す
ることができる０本発明においては、溶融液組成として
、Ｎｂ２Ｏ２，Ｖ２Ｏ３，ＬｉｚＯ，ＮａｚＯ，ＭｇＯ
に加えて、ＮｄＲ１１＋　Ｚｎ、　Ｎ＋、　Ｃｏ、　Ｔ
＋などから選ばれる元素の酸化物を使用することができ
る。

次に本発明の実施例について説明する。

実施例１ （１）　ＮａｚＣＯｓ　２０モルχ、　Ｌｉ、Ｃ０，３
０モルχ、　ｖ、ｏ、　４０モルχ、　ＮｂｚＯｓ　１
０モルχ、門ｇＯをし１ＮｂＯｚに対して２モルχ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°Ｃ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９１４
°Ｃまで徐冷した。タンタル酸リチウム単結晶の（００
０１）面を光学研磨した後、ＲＦスパッタ法により、膜
厚５００人のＶ膜を形成した後、１０００°Ｃにて熱拡
散させた後、化学エンチングしたものを基板材料とした
。この基板材料は、■を拡散させない基板材料に比べて
常光屈折率がＩ　Ｘｌ０−ｊ減少しでいた。この基板材
料を溶融体中に１００ｒｐ＋ｓで回転させながら１３分
間浸漬した。

（３）溶液体から基板材料を引き上げ、回転数１０００
「ｐ−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、マグ享シウム含をニオブ酸リチウム単結晶１膜を
得た。

（４）得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜のナトリウ
ム、マグ７シウムの量は、それぞれ３モルχ、２モルχ
であった。又、薄膜の格子定数（ａ軸）は５゜１５６人
、入射光波長１．１５μｍで測定した屈折率は２．２３
５土０．００１であった。

実施例２ （ＩＩ　ＬｉｚＣＯｓ　５０モルχ、シ！Ｏ５４０モル
χ、　Ｎｂ２Ｏ２１０モルχ、　ＮａｚＣＯｓをＬｉＮ
ｂ０．に対して、４５モルχ添加、ＭｇＯをＬｉＮｂＯ
ｘに対して、７モルχ添加した混合物を白金ルツボにい
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°Ｃ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°Ｃの冷却速度で９１８
°Ｃまで徐冷した。タンタル酸リチウム単結晶の（００
０１）面を光学研磨した後、フォトリソグラフィーおよ
びＲＦスバ７タ法により、膜厚１０００人幅５μｍのＭ
ｇＯ膜を形成した後、１０００°Ｃにて熱拡散させ、幅
５μｍのＭｇＯ拡散チャンネルをもつものを基板材料と
した。このチャンネル部分は、ＭｇＯを拡散させない部
分に比べて常光屈折率が１５ｘｌＯ−’［少していた。

この基板材料を熔融体中に１１００ｒｐで回転させなが
ら９分間浸漬した。

（３）溶融体から基板材料を引き上げ、回転数１００゜
ｒｐｍ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３７μｍ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のナトリウ
ム、マグネシウムの量は、それぞれ２モルχ、６モルχ
であった。又格子定数（ａ軸）は５．１５５人、入射光
波長１．１５μｍで測定した屈折率は、２．２３１±０
．００１であった。

（５）得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜を、幅５μ
ｍの−ｇｏ拡散チャンネルに対して垂直に端面研磨を施
して、レーザ光を端面入射させ、出射光のニアフィール
ドパターンを観察したところ、レーザ光が幅５μｍのＭ
ｇＯの拡散チャンネル上で良好に閉し込められているこ
とが確認できた。

実施例３ （］）　ＮａＺＣＯ３１２モルχ、　ＶｚＯｓ　４Ｏ−
ＩＤ、　ＮｂｚＯｓ　　１０モルχ、　ＬｉｚＣＣｈを
３８モルχ、　？ＩｇＯをＬｉＮｂ０．に対して、５モ
ルχ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°Ｃまで加
熱してルツボの内容物を溶解した。

（２）　？ｇ融体を１時間当り６０゛ｃの冷却速度で９
３８’Ｃ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ー
およびＲＦスバンタ法により、輻５μｍの窓部をもっＦ
ｉＪ膜４００人の丁ｊ＃を形成した後、１０００’Ｃニ
て熱拡散させ、輻５μｍのＴｉ未拡散チャンネルをもつ
ものを基板材料とした。Ｔｉ拡散部分は、チャンネル部
分に比べて常光屈折率が２×１０−’増大していた。

この基板材料を溶融体中に１００ｒｐ＋ｍで回転させな
がら１５分間浸漬した。

（３）溶融体から基本材料を引き上げ、回転数１０００
ｒｐ＋ｗ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１７μｍ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の単結晶薄膜のナトリ
ウム、マグネシウムの量は、それぞれ１モルχ６モルχ
であった。又格子定数（ａ軸）は５．１５３人、入射光
波長１．１５μｍで測定した屈折率は、２．２３１±０
．００１であった。

（５）得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜を、幅５μ
ｍのＴｉ未拡散チャンネルに対して垂直に端面研磨を施
して、レーザ光を端面入射させ、出射光のニアフィール
ドパターンを観察したところ、レーザ光が幅５μｍのＴ
ｉ未拡散チャンネル上で良好に閉じ込められていること
が確認できた。

実施例４ （１）　ＮａｚＣＯｉ　１２．８モルχ、　ＬｉｔＣ（
ｈ　３７．２モルχ、　Ｖ、Ｏ。

４０．０モルχ、ＮｂｚＯｓ　　１０．０モルχ、　Ｎ
ｄ、ｃｏ、をＬｉＮｂ０゜に対して、０．８モルχ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°Ｃ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°Ｃの冷却速度で９２７
°Ｃまで徐冷した後、タンタル酸リチウム単結晶の（０
００１）面を光学研磨した後、ＲＦスパ、り法により、
膜厚４００人のＮｉ１ｌを形成した後、１０００’Ｃに
て熱拡散させた後、化学エツチングしたものを、基板材
料とした。この基板材料は、Ｎｉを拡散させない基板材
料に比べて常光屈折率がｌＸｌ０−’増大していた。こ
の基板材料を溶融体中に１００ｒｐ−で回転させながら
７分間浸漬した。

（３）　７８融体から基本材料を引き上げ、回転数１０
００ｒｐ−で３０秒間溶融体上で、熔融体を振り切った
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、ネオジ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のナトリウ
ム、茅オジムの量は、それぞれ１．２モルχ、０．４モ
ルχであった。又格子定数（ａ軸）は５．１５３人、入
射光波長１．１５μｍで測定した屈折率は、２．２３２
±０．００１であった。

実施例５ （＋）　ＮａｚＣＯ：＋　２７．２モルχ、　ＬｉｚＣ
Ｏｚ　２２．８モルχ、　　ＶｚＯ１４０，０モルχ、
　ＮｂｚＯｓ　　１０．０モルχ＋　　Ｔ、ｏ、をＬｉ
ＮｂＪに対して、１２．０モルχ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’Ｃまで加熱してルツボの内容物を熔
解した。

（２）熔融体を１時間当り６０°Ｃの冷却速度で８９６
°Ｃまで徐冷した。タンタル酸リチウム単結晶の（００
０１）面を光学研磨した後、フォトリソグラフィーおよ
びＲＦスパッタ法により、膜厚８００人、輻５μｍのＭ
ｇＯ膜と、この幅５μｍのＭｇＯ膜以外の部分に膜厚４
００人のＣｕ１Ｉｌを形成した後、１０００°Ｃにて熱
拡散させ、幅５μｍのＭｇＯ拡散チャンヱルをもつもの
を化学エツチングし、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Ｃｕ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　Ｘ　１０３減少およびＩ
　Ｘｌ０−’増大していた。この基板材月を溶融体中に
１１００ｒｐで回転させながら１１分間浸漬した。

（３）熔融体から基板材料を引き上げ、回転数１０００
ｒｐ謝で３０秒間溶融体上で、熔融体を振り切った後、
室温まで徐冷し、基板材料上に約７μｍの厚さのナトリ
ウム、チタン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の単結晶薄膜のナトリ
ウム、チタンの量は、それぞれ４．６モルχ、５．０モ
ルχであった。又、格子定数（ａ軸）は５．１５３人、
入射光波長１．１５μｍで測定した屈折率は、２．２４
１±０．００１であった。

（５）得られたニオブ酸リチウム単結晶薄膜を、幅５μ
ｍのＭｇＯ拡散チャンネルに対して垂直に端面研磨を施
して、レーザ光を端面入射させ、出射光のニアフィール
ドパターンを観察したところ、レーザ光が幅５μｍのＭ
ｇＯ拡散チャンネル上で良好に閉し込められていること
が確認できた。

実施例６ （１）実施例１で得られたＬｉＮｂ○３単結晶薄膜の表
面を鏡面研磨し、このＬｉＮｂＯ３薄膜を導波層とする
スラブ型導波路を作成した。

（２）前記スラブ型導波路の膜厚をイオンビームエツチ
ングにより、位相整合膜厚２．５０μｍ±０．０５μｍ
に調整した。

（３）前記（１）及び（２）で得られたスラブ型導波路
をフォトリソグラフィーにより、輻１０μｍ、膜ＪＩ２
．５０μｍ±０．０５μｍ、段差１μｍのりソジ型チャ
ンネル型導波路を作成した。

（４）（３）で得られたチャンネル型導波路の両端面を
パフ研磨により、鏡面研磨して端面からの光入出射を可
能とし、第二高謂波発生（ＳＨＧ）素子とした。

（５）上記（４）で作成した、チャンネル型導波路から
なるＳＨＧ素子を、半導体レーザの発光領域とチャンネ
ル型導波路の一方の端面とを向合わせて精密に位置合わ
せした後、シリコンブロック上に、半導体レーザチ、ブ
とＳＨＧ素子を紫外線硬化樹脂を用いて固定した。

さらに半導体レーザの上下面の電極にワイアをポンディ
ングして、駆動電力を供給できるようにした。

（６）このようにして半導体レーザとＳＨＧ素子を一体
化した後、図１のように金属製の気密封止パンケージの
中に入れ、外部ビンとワイヤを電気的に接続して外部ピ
ンにより動作電力を供給できるようにすると共に、波長
選択性のガラス窓を設けたキャップを被せて、内部を高
純度窒素ガス雰囲気で気密封止した。

このようにして本発明のＬｉＮｂ０３ｆｆｌ膜からなる
ＳＨＧ素子を用いて作成した気密封止パッケージ型素子
に半導体レーザからの出力が４８０ｍＷとなる動作電圧
を加えた時、ガラス窓から出射する第二高調波の出力は
、２．０ｍＷ、また半導体レーザの出力は、０．１ｍＷ
となり、第高調波を効率良く取り出すことができた。

実施例１〜５で得られた本発明のニオブ酸リチウム単結
品薄についてプリズム結合により波長０．８３μｍ半導
体レーザ光に対する光伝搬損失を測定し、その結果を第
１表に示した。

第　　１　　表 光伝播を員失（ｄ　Ｂ　／　ｃ　ｍ　）１．１ １．０ １．２ これらの値は従来技術では全く得られなかった極めて優
れた特性を示すものである。

（発明の効果） 本発明によれば異種元素含有タンタル酸リチウム基板上
に、従来得られなかった極めて優れた光学的特性を持つ
と同時に、光学デバイスに用いるのに必要な充分厚いニ
オブ酸リチウム単結晶薄膜が実用的に形成できるため、
薄膜導波路型ＳＨＧ素子の構成材料として最適であるだ
けでなく、光変調器、マルチモードの光学デバイスの構
成材料として有用である。

である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、Ｌｉｚ○−■２０．〜Ｎｂｚ　
Ｏｓの３成分系の三角図である。 各組成点は、（Ｌｉ２０のモル％、■２０．のモル％、
ＮｂｚＯｓのモル％）で表される。 Ａ　（４９，４９，４５，４６，５，０５）Ｂ　（４２
，８１２２，９４３４，２５）Ｃ（１１，１１，８０，
００，８，８９）Ｄ（４７，６４，４６，１２，６，２
４）Ｅ　（２７，０１，６４，６９，８，３０）Ｆ　（
３６，７１，３７，９７２５，３２）Ｇ　（４４，０５
，３２，９７，２２，９８）Ｈ（４５，３６，４６，４
５８，１９）＋　（３２，８９，５７，０５，１０，０
６）Ｊ　（３６，７１，４４，３０１８，９９）Ｋ（４
４，９５，４０，５４１４，５１）Ｖ２Ｏ５ Ａ’　　（８８，９０，２，２２□　８．８８）Ｂ’　
　（５５，００，４３，００，２，００）Ｃ′　（４６
，５０５］、、　　５０．　２．　００）Ｄ’　　（３
７，５０，５，００，５７，５０）Ｅ’　　（６９，８
５，２１，３３，８，８２）Ｆ“　（４９，９５，４５
，０２，５，０３）Ｃ’　　（４４，１３，１６，７６
、３９，１１）Ｈ’　　（５４，７２，１１，１２，３
４，１６）ビ（５７，４３，３５，０５７，５２）Ｊ　
　　（４９，９５，４２，５３，７，５２）Ｋ’　　（
４７，３６，２６，３２，２６，３２）Ｌ　　　（５６
，３８，１７，９１，２５，７１）第３図は、タンタル
酸リチウム単結晶基板の（０００１）面を示す模式図で
ある。 第４図は、実施例６で得られた半導体レーザとＳＨＧ素
子のパンケージの模式図である。 １−−−−−一　波長選択フィルター ２〜−−ｍ−−Ｓ　ＨＧデバイス ３　−−−−−一半導体し−ザチソブ ４−−−−−気密封止パンケージ 第１図 ｉ２Ｏ ｂ２０ｓ 外部ビン 窒素ガス 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タンタル酸リチウム基板上に形成されたニオブ酸リ
   チウム単結晶薄膜であって、前記タンタル酸リチウム基
   板は、少なくとも表面の一部に異種元素が添加されてお
   り、且つ該薄膜は前記タンタル酸リチウム基板と格子整
   合されてなり、光伝搬損失が１．４ｄＢ／ｃｍ以下であ
   ることを特徴とするニオブ酸リチウム単結晶薄膜。 ２、前記異種元素は、マグネシウム、チタン、バナジウ
   ム、クロム、鉄、ニッケル、ネオジムから選ばれる少な
   くとも１種である請求項１に記載のニオブ酸リチウム単
   結晶薄膜。 ３、前記ニオブ酸リチウム単結晶薄膜は、ナトリウムと
   マグネシウムを含有してなる請求項１または２に記載の
   ニオブ酸リチウム単結晶薄膜。 ４、前記ナトリウムおよびマグネシウムの含有量は、そ
   れぞれ０．１〜４．８モル％、０．８〜１０．８モル％
   なる範囲である請求項１〜３に記載のニオブ酸リチウム
   単結晶薄膜。 ５、前記ニオブ酸リチウム単結晶薄膜は、前記タンタル
   酸リチウム基板（０００１）面に形成されてなる請求項
   １〜４のいずれかに記載のニオブ酸リチウム単結晶薄膜
   。 ６、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜のａ軸の格子定数がタ
   ンタル酸リチウム基板のａ軸の格子定数の９９．８１〜
   １００．０７％の範囲内となることより格子整合がなさ
   れている請求項１〜５のいずれかに記載のニオブ酸リチ
   ウム単結晶薄膜。