JP3109109B2 - 周期ドメイン反転構造を有する光デバイス装置の製造方法 - Google Patents
周期ドメイン反転構造を有する光デバイス装置の製造方法Info
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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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- G02F1/377—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
- G02F1/3775—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure with a periodic structure, e.g. domain inversion, for quasi-phase-matching [QPM]
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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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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば光第２高調波発
生素子（以下ＳＨＧ素子という）等の光デバイス装置に
適用して好適な周期ドメイン反転構造を有する光デバイ
ス装置の製法に係わる。
生素子（以下ＳＨＧ素子という）等の光デバイス装置に
適用して好適な周期ドメイン反転構造を有する光デバイ
ス装置の製法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】近年特にＳＨＧ素子等の光デバイス装置
において、その表面に周期ドメイン反転構造を形成して
光出力等の特性の向上をはかることが提案されている。
において、その表面に周期ドメイン反転構造を形成して
光出力等の特性の向上をはかることが提案されている。
【０００３】例えばＳＨＧ素子は、周波数ωの光を導入
すると、２ωの周波数の第２高調波の光を発生するもの
で、このＳＨＧ素子によって単一波長光の波長範囲の拡
大化がはかられ、これに伴いレーザの利用範囲の拡大化
と各技術分野でのレーザ光利用の最適化をはかることが
できる。例えばレーザ光の短波長化によってレーザ光を
用いた光記録再生、光磁気記録再生等において、その記
録密度の向上をはかることができる。
すると、２ωの周波数の第２高調波の光を発生するもの
で、このＳＨＧ素子によって単一波長光の波長範囲の拡
大化がはかられ、これに伴いレーザの利用範囲の拡大化
と各技術分野でのレーザ光利用の最適化をはかることが
できる。例えばレーザ光の短波長化によってレーザ光を
用いた光記録再生、光磁気記録再生等において、その記
録密度の向上をはかることができる。
【０００４】このようなＳＨＧ素子としては、例えばＫ
ＮｂＯ3 を用いたいわゆるバルク型のＳＨＧ素子や、よ
り大なる非線形光学定数を利用して位相整合を行う導波
路型のＳＨＧ素子、例えばＬｉＮｂＯ3 （ＬＮ）等の強
誘電体結晶の非線形光学材料より成る単結晶基板の上に
線形導波路を形成して、これに近赤外光の基本波を入力
して第２高調波の例えば緑、青色光を放射モードとして
基板側からとりだすチェレンコフ放射型のＳＨＧ素子等
がある。
ＮｂＯ3 を用いたいわゆるバルク型のＳＨＧ素子や、よ
り大なる非線形光学定数を利用して位相整合を行う導波
路型のＳＨＧ素子、例えばＬｉＮｂＯ3 （ＬＮ）等の強
誘電体結晶の非線形光学材料より成る単結晶基板の上に
線形導波路を形成して、これに近赤外光の基本波を入力
して第２高調波の例えば緑、青色光を放射モードとして
基板側からとりだすチェレンコフ放射型のＳＨＧ素子等
がある。
【０００５】しかしながらバルク型ＳＨＧ素子はその特
性上ＳＨＧ変換効率が比較的低く、また廉価で高品質が
得られるＬＮを用いることができない。またチェレンコ
フ放射型ＳＨＧ素子は、ＳＨＧビームの放射方向が基板
内方向であり、ビームスポット形状も例えば三日月状ス
ポットという特異な形状をなし、実際の使用においての
問題点が存在する。
性上ＳＨＧ変換効率が比較的低く、また廉価で高品質が
得られるＬＮを用いることができない。またチェレンコ
フ放射型ＳＨＧ素子は、ＳＨＧビームの放射方向が基板
内方向であり、ビームスポット形状も例えば三日月状ス
ポットという特異な形状をなし、実際の使用においての
問題点が存在する。
【０００６】変換効率の高いデバイス実現のためには、
基本波と第２高調波の位相伝搬速度を等しくしなくては
ならない。これを擬似的に行う方法として非線形光学定
数の＋−を周期的に配列する方法が提案されている(J.
A.Armstrong,N.Bloembergen, 他,Phys.Rev.,127,1918(1
962))。これを実現する方法として結晶（例えば結晶
軸）の方向を周期的に反転させる方法がある。具体的な
方法としては、例えば結晶を薄く切断して貼り合わせる
方法（岡田、滝沢、家入、ＮＨＫ技術研究、29(1) 、24
(1977)) や、また結晶引き上げ時に例えば印加する電流
の極性を制御して周期的な分域（ドメイン）を形成して
周期ドメイン反転構造を形成する方法(D.Feng,N.B.Min
g,J.F.Hong,他、Appl.Phys.Lett.37,607(1980),K.Nassa
u,H.J.Levinstein,G.H.Loiacano Appl.Phys.Lett.6,228
(1965),A.Feisst,P.Koidl Appl.Phys.Lett.47,1125(198
5))がある。これらの方法は結晶材料の全体に渡って周
期構造を形成することを目的としている。しかしながら
上述した方法による場合は大規模な装置が必要となるの
みならず、ドメイン形成の制御が難しいという問題点が
ある。
基本波と第２高調波の位相伝搬速度を等しくしなくては
ならない。これを擬似的に行う方法として非線形光学定
数の＋−を周期的に配列する方法が提案されている(J.
A.Armstrong,N.Bloembergen, 他,Phys.Rev.,127,1918(1
962))。これを実現する方法として結晶（例えば結晶
軸）の方向を周期的に反転させる方法がある。具体的な
方法としては、例えば結晶を薄く切断して貼り合わせる
方法（岡田、滝沢、家入、ＮＨＫ技術研究、29(1) 、24
(1977)) や、また結晶引き上げ時に例えば印加する電流
の極性を制御して周期的な分域（ドメイン）を形成して
周期ドメイン反転構造を形成する方法(D.Feng,N.B.Min
g,J.F.Hong,他、Appl.Phys.Lett.37,607(1980),K.Nassa
u,H.J.Levinstein,G.H.Loiacano Appl.Phys.Lett.6,228
(1965),A.Feisst,P.Koidl Appl.Phys.Lett.47,1125(198
5))がある。これらの方法は結晶材料の全体に渡って周
期構造を形成することを目的としている。しかしながら
上述した方法による場合は大規模な装置が必要となるの
みならず、ドメイン形成の制御が難しいという問題点が
ある。
【０００７】これに対して結晶材料の表面近傍に上述の
周期ドメイン反転構造を形成する方法として、例えばTi
を結晶表面から拡散させる方法( 伊藤弘昌、張英海、稲
場文男、第４９回応用物理学会講演会予稿集919(1988))
が提案されている。しかしながらこの方法による場合、
ドメイン反転部分の屈折率が変化し出力光のビームが多
数本になる恐れがあり、また、基本波が漏波する場合が
ある。
周期ドメイン反転構造を形成する方法として、例えばTi
を結晶表面から拡散させる方法( 伊藤弘昌、張英海、稲
場文男、第４９回応用物理学会講演会予稿集919(1988))
が提案されている。しかしながらこの方法による場合、
ドメイン反転部分の屈折率が変化し出力光のビームが多
数本になる恐れがあり、また、基本波が漏波する場合が
ある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】さらに本出願人は、先
に特願平１−８２７１号特許出願及び特願平１−１８４
３６２号特許出願において、強誘電体結晶の非線形光学
材料に対するドメイン制御方法を提案した。この方法
は、シングルドメイン化された強誘電体結晶を挟んでそ
の相対向する両主面に対向電極を配置または絶縁体を介
して対向配置し、両電極間に直流電圧を印加することに
よって局部的にドメイン反転部を形成して周期ドメイン
反転構造を得るものである。
に特願平１−８２７１号特許出願及び特願平１−１８４
３６２号特許出願において、強誘電体結晶の非線形光学
材料に対するドメイン制御方法を提案した。この方法
は、シングルドメイン化された強誘電体結晶を挟んでそ
の相対向する両主面に対向電極を配置または絶縁体を介
して対向配置し、両電極間に直流電圧を印加することに
よって局部的にドメイン反転部を形成して周期ドメイン
反転構造を得るものである。
【０００９】しかしながらこのような方法により形成し
た周期ドメイン反転構造は、図１９Ａ及びＢに示すよう
に、分極反転の幅ｗと厚さｔとの比ｔ／ｗが１以下であ
った。このため周期ドメイン反転構造を微細にするとｔ
の絶対値が小となってしまい、光導波路の厚さより小と
なってしまう。即ち例えば分極反転の小ピッチ化に伴っ
てその幅ｗを約１．５μｍとする場合、その厚さｔは約
０．５μｍとなってしまい、光導波路の厚さを約１．０
μｍとする場合、充分その光導波路部分とそのエバネッ
セント領域に周期ドメイン反転構造が形成されないた
め、上述したような、非線形光学定数の＋−を周期的に
配列することにより、基本波と第２高調波の位相伝搬速
度を等しくすることの効果が充分得られず、ＳＨＧ効率
の向上を阻む一因となっている。
た周期ドメイン反転構造は、図１９Ａ及びＢに示すよう
に、分極反転の幅ｗと厚さｔとの比ｔ／ｗが１以下であ
った。このため周期ドメイン反転構造を微細にするとｔ
の絶対値が小となってしまい、光導波路の厚さより小と
なってしまう。即ち例えば分極反転の小ピッチ化に伴っ
てその幅ｗを約１．５μｍとする場合、その厚さｔは約
０．５μｍとなってしまい、光導波路の厚さを約１．０
μｍとする場合、充分その光導波路部分とそのエバネッ
セント領域に周期ドメイン反転構造が形成されないた
め、上述したような、非線形光学定数の＋−を周期的に
配列することにより、基本波と第２高調波の位相伝搬速
度を等しくすることの効果が充分得られず、ＳＨＧ効率
の向上を阻む一因となっている。
【００１０】このような方法に対して、電子線を非線形
光学材料に照射して、所要のパターンの周期ドメイン反
転構造を得る方法が提案されている(R.W.Keys,A.Loni,
B.J.Luff,P.D.Townsend, 他、Elecronics Letters lst
Feburuary 1990 Vol.26 No.3)。この方法による場合、
図２０に略線的断面図を示すように、非線形光学材料の
ＬＮ基板６１の−ｃ面６１Ｃ上に、５０ｎｍの厚さにＮ
ｉＣｒ層６２を被着し、更に、４００ｎｍの厚さにＡｕ
層を被着した後所要のパターンにパターニングし、この
パターニングされたＡｕ層６３上から電子ビームを照射
するものである。この方法では、基板を約５８０℃に加
熱し、基板自体にそのｃ軸方向に１０Ｖ／ｃｍの電界を
かけ、１０ｋｅＶのエネルギーで、９ｍｍ2 に対して全
ドーズ量１０17、即ち約１０16ｍｍ-2の電子ビーム照射
を行うものである。
光学材料に照射して、所要のパターンの周期ドメイン反
転構造を得る方法が提案されている(R.W.Keys,A.Loni,
B.J.Luff,P.D.Townsend, 他、Elecronics Letters lst
Feburuary 1990 Vol.26 No.3)。この方法による場合、
図２０に略線的断面図を示すように、非線形光学材料の
ＬＮ基板６１の−ｃ面６１Ｃ上に、５０ｎｍの厚さにＮ
ｉＣｒ層６２を被着し、更に、４００ｎｍの厚さにＡｕ
層を被着した後所要のパターンにパターニングし、この
パターニングされたＡｕ層６３上から電子ビームを照射
するものである。この方法では、基板を約５８０℃に加
熱し、基板自体にそのｃ軸方向に１０Ｖ／ｃｍの電界を
かけ、１０ｋｅＶのエネルギーで、９ｍｍ2 に対して全
ドーズ量１０17、即ち約１０16ｍｍ-2の電子ビーム照射
を行うものである。
【００１１】しかしながらこのような方法による場合、
非線形光学材料の表面に、絶縁体或いは電極材料等の物
質を被着してパターニングした状態で、高温の熱処理及
び高温中での電圧印加を行うことにより、非線形光学材
料の表面が汚れる恐れがある。またこの場合、ＬＮ基板
から酸素分子の外拡散によって分極反転を形成するた
め、Ｌｉ外拡散法と同様に組成の変化により屈折率の変
動をもたらす恐れがあり、特性の変動を生ずる恐れがあ
る。
非線形光学材料の表面に、絶縁体或いは電極材料等の物
質を被着してパターニングした状態で、高温の熱処理及
び高温中での電圧印加を行うことにより、非線形光学材
料の表面が汚れる恐れがある。またこの場合、ＬＮ基板
から酸素分子の外拡散によって分極反転を形成するた
め、Ｌｉ外拡散法と同様に組成の変化により屈折率の変
動をもたらす恐れがあり、特性の変動を生ずる恐れがあ
る。
【００１２】本発明は、上述したような課題を解決し
て、光変換効率の高い周期ドメイン反転構造を有する光
デバイス装置を得るとともに、周期ドメイン反転構造の
制御性の良い製法を提供するものである。
て、光変換効率の高い周期ドメイン反転構造を有する光
デバイス装置を得るとともに、周期ドメイン反転構造の
制御性の良い製法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明による周期ドメイ
ン反転構造を有する光デバイス装置の略線的斜視図を図
１及び図２に示す。また、他の本発明による周期ドメイ
ン反転構造を有する光デバイス装置の製法の各例の一工
程を示す略線的斜視図及び断面図を図３〜図１４に示
す。
ン反転構造を有する光デバイス装置の略線的斜視図を図
１及び図２に示す。また、他の本発明による周期ドメイ
ン反転構造を有する光デバイス装置の製法の各例の一工
程を示す略線的斜視図及び断面図を図３〜図１４に示
す。
【００１４】本発明は、図１に示すように、強誘電体結
晶１の表面に光導波路２が形成されて成り、周期ドメイ
ン反転構造３が形成された光導波路型の周期ドメイン反
転構造を有する光デバイス装置１０において、この周期
ドメイン反転構造３の分極反転３Ａの幅ｗとこの分極反
転３Ａの厚さｔとの関係を、（ｔ／ｗ）≧１と選定す
る。
晶１の表面に光導波路２が形成されて成り、周期ドメイ
ン反転構造３が形成された光導波路型の周期ドメイン反
転構造を有する光デバイス装置１０において、この周期
ドメイン反転構造３の分極反転３Ａの幅ｗとこの分極反
転３Ａの厚さｔとの関係を、（ｔ／ｗ）≧１と選定す
る。
【００１５】他の本発明は、図２に示すように、強誘電
体結晶１に周期ドメイン反転構造３が形成されて成るバ
ルク型の周期ドメイン反転構造を有する光デバイス装置
１０において、この強誘電体結晶１の厚さＴと周期ドメ
イン反転構造３の分極反転３Ａの厚さｔとの関係を、
０．１＜（ｔ／Ｔ）≦１と選定する。
体結晶１に周期ドメイン反転構造３が形成されて成るバ
ルク型の周期ドメイン反転構造を有する光デバイス装置
１０において、この強誘電体結晶１の厚さＴと周期ドメ
イン反転構造３の分極反転３Ａの厚さｔとの関係を、
０．１＜（ｔ／Ｔ）≦１と選定する。
【００１６】本発明製法においては、図３に示すよう
に、シングルドメイン化された強誘電体結晶１に、この
強誘電体結晶１の単位ｍｍ厚さに対して加速電圧１０ｋ
Ｖ以上で照射電流密度１μＡ／ｍｍ2 以上の荷電粒子を
照射して、周期ドメイン反転構造３の分極反転３Ａを形
成する。
に、シングルドメイン化された強誘電体結晶１に、この
強誘電体結晶１の単位ｍｍ厚さに対して加速電圧１０ｋ
Ｖ以上で照射電流密度１μＡ／ｍｍ2 以上の荷電粒子を
照射して、周期ドメイン反転構造３の分極反転３Ａを形
成する。
【００１７】本発明においては、上述の荷電粒子の照射
は、図３に示すように、強誘電体結晶１に、最終的に得
る周期ドメイン反転構造のパターンに対応して荷電粒子
をパターン照射して周期ドメイン反転構造３の分極反転
３Ａを形成する。或いは、図７または図１４に示すよう
に、強誘電体結晶１の少なくとも一の面上、例えば裏面
１Ｄ上或いは側面１Ｓ上に最終的に得る周期ドメイン反
転構造のパターンに対応するパターンの導電層を設け
て、強誘電体結晶１の導電層が設けられない面、例えば
主面１Ｃ上から全面的に荷電粒子を照射して、この導電
層に荷電粒子を局部的に集中させて、周期ドメイン反転
構造３の分極反転３Ａを形成する。
は、図３に示すように、強誘電体結晶１に、最終的に得
る周期ドメイン反転構造のパターンに対応して荷電粒子
をパターン照射して周期ドメイン反転構造３の分極反転
３Ａを形成する。或いは、図７または図１４に示すよう
に、強誘電体結晶１の少なくとも一の面上、例えば裏面
１Ｄ上或いは側面１Ｓ上に最終的に得る周期ドメイン反
転構造のパターンに対応するパターンの導電層を設け
て、強誘電体結晶１の導電層が設けられない面、例えば
主面１Ｃ上から全面的に荷電粒子を照射して、この導電
層に荷電粒子を局部的に集中させて、周期ドメイン反転
構造３の分極反転３Ａを形成する。
【００１８】
【作用】上述したように、本発明製法による周期ドメイ
ン反転構造３を有する光導波路型の光デバイス装置１０
は、周期ドメイン反転構造３の分極反転３Ａの幅ｗとこ
の分極反転３Ａの厚さｔとの関係を、（ｔ／ｗ）≧１と
選定することができるため、周期ドメイン反転構造が微
細化されても実質的に光導波路２の厚さＴwgに比してほ
ぼ同じか大とすることができ、光導波路２と強誘電体結
晶１との界面におけるＳＨＧ効率の向上をはかることが
できる。
ン反転構造３を有する光導波路型の光デバイス装置１０
は、周期ドメイン反転構造３の分極反転３Ａの幅ｗとこ
の分極反転３Ａの厚さｔとの関係を、（ｔ／ｗ）≧１と
選定することができるため、周期ドメイン反転構造が微
細化されても実質的に光導波路２の厚さＴwgに比してほ
ぼ同じか大とすることができ、光導波路２と強誘電体結
晶１との界面におけるＳＨＧ効率の向上をはかることが
できる。
【００１９】また、他の本発明製法による周期ドメイン
反転構造３を有するバルク型の光デバイス装置２０は強
誘電体結晶１の厚さＴと周期ドメイン反転構造３の分極
反転３Ａの厚さｔとの関係を、０．１＜（ｔ／Ｔ）≦１
と選定することができるため、例えば従来位相整合条件
からバルク型として構成することができなかったＬＮに
おいても、上述の条件によって周期ドメイン反転構造３
を形成することにより、波長８００ｎｍの半導体レーザ
に対応する良好なＳＨＧ素子得ることができる。
反転構造３を有するバルク型の光デバイス装置２０は強
誘電体結晶１の厚さＴと周期ドメイン反転構造３の分極
反転３Ａの厚さｔとの関係を、０．１＜（ｔ／Ｔ）≦１
と選定することができるため、例えば従来位相整合条件
からバルク型として構成することができなかったＬＮに
おいても、上述の条件によって周期ドメイン反転構造３
を形成することにより、波長８００ｎｍの半導体レーザ
に対応する良好なＳＨＧ素子得ることができる。
【００２０】また更に他の本発明による周期ドメイン反
転構造を有する光デバイス装置の製法は、シングルドメ
イン化された強誘電体結晶１に対し、加速電圧を単位ｍ
ｍ厚さ当り１０ｋＶ以上として、或いは照射電流密度を
１μＡ／ｍｍ2 以上として、荷電粒子を強誘電体結晶１
の最終的に得る周期ドメイン反転構造３のパターンに対
応するパターンに局部的に照射するか、或いは、少なく
とも一の面上、例えば裏面上又は側面上に最終的に得る
周期ドメイン反転構造のパターンに対応するパターンの
導電層を設けて、強誘電体結晶１の導電層が設けられな
い面、例えば主面１Ｃ上から全面的に荷電粒子を照射し
てこの導電層に荷電粒子を局部的に集中させて分極反転
を形成するものであるが、このように荷電粒子の加速電
圧及び照射電流密度を選定することによって、分極反転
３Ａを確実に形成することができた。
転構造を有する光デバイス装置の製法は、シングルドメ
イン化された強誘電体結晶１に対し、加速電圧を単位ｍ
ｍ厚さ当り１０ｋＶ以上として、或いは照射電流密度を
１μＡ／ｍｍ2 以上として、荷電粒子を強誘電体結晶１
の最終的に得る周期ドメイン反転構造３のパターンに対
応するパターンに局部的に照射するか、或いは、少なく
とも一の面上、例えば裏面上又は側面上に最終的に得る
周期ドメイン反転構造のパターンに対応するパターンの
導電層を設けて、強誘電体結晶１の導電層が設けられな
い面、例えば主面１Ｃ上から全面的に荷電粒子を照射し
てこの導電層に荷電粒子を局部的に集中させて分極反転
を形成するものであるが、このように荷電粒子の加速電
圧及び照射電流密度を選定することによって、分極反転
３Ａを確実に形成することができた。
【００２１】図４は、荷電粒子の加速電圧に対する強誘
電体結晶上に形成された分極反転の面積の変化を示す図
である。この場合強誘電体結晶として厚さ１ｍｍで厚さ
方向にシングルドメイン化されて成るＬＮ単結晶を用
い、このＬＮ単結晶の＋ｃ面上にＡｌを約５００Å被着
し、−ｃ面上から荷電粒子として電子線を照射した例
で、電子線の走査速度は５０μｍ2 ／ｓｅｃ、照射幅が
４μｍで照射距離が１４０μｍ、従って全照射面積は５
６０μｍ2 であった。図４において線Ａは強誘電体結晶
１表面における照射電流密度が６０μＡ／ｍｍ2 の場合
で、線Ｂは同様に４０μＡ／ｍｍ2 の場合を示す。また
分極反転面積は＋ｃ面上での面積を示す。図４からわか
るように、各場合共に加速電圧が１０ｋＶ程度以上の場
合に分極反転が形成されていることがわかる。この場合
厚さ１ｍｍのＬＮ単結晶を用いたが、このような分極反
転を形成するための荷電粒子の加速電圧従って照射エネ
ルギーは、このＬＮ単結晶即ち強誘電体結晶の厚さに比
例する。即ち強誘電体結晶の厚さが２ｍｍの場合分極反
転を生じ得る加速電圧は２０ｋＶ以上、強誘電体結晶の
厚さが０．５ｍｍの場合は同じく加速電圧は５ｋＶ以上
となる。
電体結晶上に形成された分極反転の面積の変化を示す図
である。この場合強誘電体結晶として厚さ１ｍｍで厚さ
方向にシングルドメイン化されて成るＬＮ単結晶を用
い、このＬＮ単結晶の＋ｃ面上にＡｌを約５００Å被着
し、−ｃ面上から荷電粒子として電子線を照射した例
で、電子線の走査速度は５０μｍ2 ／ｓｅｃ、照射幅が
４μｍで照射距離が１４０μｍ、従って全照射面積は５
６０μｍ2 であった。図４において線Ａは強誘電体結晶
１表面における照射電流密度が６０μＡ／ｍｍ2 の場合
で、線Ｂは同様に４０μＡ／ｍｍ2 の場合を示す。また
分極反転面積は＋ｃ面上での面積を示す。図４からわか
るように、各場合共に加速電圧が１０ｋＶ程度以上の場
合に分極反転が形成されていることがわかる。この場合
厚さ１ｍｍのＬＮ単結晶を用いたが、このような分極反
転を形成するための荷電粒子の加速電圧従って照射エネ
ルギーは、このＬＮ単結晶即ち強誘電体結晶の厚さに比
例する。即ち強誘電体結晶の厚さが２ｍｍの場合分極反
転を生じ得る加速電圧は２０ｋＶ以上、強誘電体結晶の
厚さが０．５ｍｍの場合は同じく加速電圧は５ｋＶ以上
となる。
【００２２】また図５に荷電粒子の照射電流密度に対す
る強誘電体結晶上の分極反転の面積の変化を示す。この
場合においても、強誘電体材料として厚さが１ｍｍで、
この厚さ方向にシングルドメイン化されて成るＬＮ単結
晶を用いて電子線を照射した場合で、電子線の走査速
度、全照射面積等は図４において説明した例と同様に選
定した。図５において線Ｃは加速電圧３０ｋＶ、線Ｄは
２５ｋＶ、線Ｅは２０ｋＶの場合を示す。また分極反転
面積は図４と同様に＋ｃ面上に形成された面積を示す。
図５からわかるように、各場合共に照射電流密度が１μ
Ａ／ｍｍ2 程度以上のときに分極反転が形成されること
がわかる。
る強誘電体結晶上の分極反転の面積の変化を示す。この
場合においても、強誘電体材料として厚さが１ｍｍで、
この厚さ方向にシングルドメイン化されて成るＬＮ単結
晶を用いて電子線を照射した場合で、電子線の走査速
度、全照射面積等は図４において説明した例と同様に選
定した。図５において線Ｃは加速電圧３０ｋＶ、線Ｄは
２５ｋＶ、線Ｅは２０ｋＶの場合を示す。また分極反転
面積は図４と同様に＋ｃ面上に形成された面積を示す。
図５からわかるように、各場合共に照射電流密度が１μ
Ａ／ｍｍ2 程度以上のときに分極反転が形成されること
がわかる。
【００２３】このような荷電粒子の照射によって形成し
た分極反転は、その厚さｔが、幅ｗに対して（ｔ／ｗ）
≧１とすることができた。このような現象は、荷電粒子
の照射によって、強誘電体結晶１の表面に電界が生じる
ことと、これに加えて強誘電体結晶１内に荷電粒子例え
ば電子が入り込むことによって照射面近傍に分極反転が
生じるものと思われ、特にこの荷電粒子の照射エネルギ
ーが大なるときは、電子がある程度たまると雪崩現象的
に電流が流れるため、これに沿った形で充分深く例えば
強誘電体結晶１を突き抜けて分極反転が起こるものと思
われる。
た分極反転は、その厚さｔが、幅ｗに対して（ｔ／ｗ）
≧１とすることができた。このような現象は、荷電粒子
の照射によって、強誘電体結晶１の表面に電界が生じる
ことと、これに加えて強誘電体結晶１内に荷電粒子例え
ば電子が入り込むことによって照射面近傍に分極反転が
生じるものと思われ、特にこの荷電粒子の照射エネルギ
ーが大なるときは、電子がある程度たまると雪崩現象的
に電流が流れるため、これに沿った形で充分深く例えば
強誘電体結晶１を突き抜けて分極反転が起こるものと思
われる。
【００２４】そしてこの場合、本発明方法においては、
電圧の印加が回避されること、更に高温の加熱を必要と
しないため、強誘電体結晶１の表面汚染等による特性の
劣化や変動を回避することができる。
電圧の印加が回避されること、更に高温の加熱を必要と
しないため、強誘電体結晶１の表面汚染等による特性の
劣化や変動を回避することができる。
【００２５】また上述の方法による場合、従来のように
Ｌｉや酸素分子の外拡散による場合と異なり、強誘電体
結晶１の組成を変化させないため屈折率の変化を伴うこ
となく周期ドメイン反転構造３を得ることができる。
Ｌｉや酸素分子の外拡散による場合と異なり、強誘電体
結晶１の組成を変化させないため屈折率の変化を伴うこ
となく周期ドメイン反転構造３を得ることができる。
【００２６】また、従来に比し分極反転３Ａの厚みｔを
大とすることができるため、例えば上述の光導波路型の
ＳＨＧ素子において光変換効率を大とすることができ、
かつバルク型のＳＨＧ素子において光学材料の選択性を
大とすることができるとともに、従来結晶の貼り合わせ
等により行っていた製造方法を格段に簡易化することが
できる。
大とすることができるため、例えば上述の光導波路型の
ＳＨＧ素子において光変換効率を大とすることができ、
かつバルク型のＳＨＧ素子において光学材料の選択性を
大とすることができるとともに、従来結晶の貼り合わせ
等により行っていた製造方法を格段に簡易化することが
できる。
【００２７】
【実施例】以下、本発明装置及び本発明製法による周期
ドメイン反転構造を有する光デバイス装置とその製法の
各例を、図１〜図３及び図６〜図１４を参照して詳細に
説明する。
ドメイン反転構造を有する光デバイス装置とその製法の
各例を、図１〜図３及び図６〜図１４を参照して詳細に
説明する。
【００２８】まず本発明製法の各例を図３及び図６〜図
１４を参照して説明する。この例では、各例ともに常温
下で真空排気を行いながら荷電粒子の照射を行った。
１４を参照して説明する。この例では、各例ともに常温
下で真空排気を行いながら荷電粒子の照射を行った。
【００２９】 実施例１ 図３において、１は例えば厚さ１ｍｍのＬＮ（ニオブ酸
リチウム）単結晶より成る強誘電体結晶の非線形光学材
料で、その厚さ方向にｃ軸（Ｚ軸）を有し、この場合主
面１Ｃ側を−ｃ面とする。この強誘電体結晶１は例えば
そのキュリー温度直下の例えば１２００℃程度まで昇温
してその厚さ方向に外部直流電圧を全面的に印加するこ
とによって、全面的にｃ軸の厚さ方向に揃えてシングル
ドメイン化されて成る。
リチウム）単結晶より成る強誘電体結晶の非線形光学材
料で、その厚さ方向にｃ軸（Ｚ軸）を有し、この場合主
面１Ｃ側を−ｃ面とする。この強誘電体結晶１は例えば
そのキュリー温度直下の例えば１２００℃程度まで昇温
してその厚さ方向に外部直流電圧を全面的に印加するこ
とによって、全面的にｃ軸の厚さ方向に揃えてシングル
ドメイン化されて成る。
【００３０】図３に示すように、強誘電体結晶１の主面
１Ｃ上に、例えば平行帯状のパターンに軌跡を描くよう
に荷電粒子例えば電子ビームｂを走査照射して、周期ド
メイン反転構造３を形成した。この電子ビームｂは約１
５ｋＶの加速電圧従って１５ｋｅＶのエネルギーで、約
１μＡ／ｍｍ2 の電流密度とし、主面１Ｃ上から照射し
た。このとき、電子ビームｂを照射した部分の下部の領
域に分極反転が形成された。
１Ｃ上に、例えば平行帯状のパターンに軌跡を描くよう
に荷電粒子例えば電子ビームｂを走査照射して、周期ド
メイン反転構造３を形成した。この電子ビームｂは約１
５ｋＶの加速電圧従って１５ｋｅＶのエネルギーで、約
１μＡ／ｍｍ2 の電流密度とし、主面１Ｃ上から照射し
た。このとき、電子ビームｂを照射した部分の下部の領
域に分極反転が形成された。
【００３１】 実施例２ 図６を参照して説明する。この例においても、厚さが１
ｍｍで、この厚さ方向にシングルドメイン化されたＬＮ
単結晶より成る強誘電体結晶１の場合で、この強誘電体
結晶１の主面１Ｃ上にＡｕ等の導電材を蒸着等によって
全面的に被着した後、例えばフォトリソグラフィの技術
を適用してフォトレジストの塗布、パターン露光、現像
及び異方性エッチングによるパターンエッチング等の処
理を施して図６に示すように、例えば平行帯状パターン
の導電体５を形成する。
ｍｍで、この厚さ方向にシングルドメイン化されたＬＮ
単結晶より成る強誘電体結晶１の場合で、この強誘電体
結晶１の主面１Ｃ上にＡｕ等の導電材を蒸着等によって
全面的に被着した後、例えばフォトリソグラフィの技術
を適用してフォトレジストの塗布、パターン露光、現像
及び異方性エッチングによるパターンエッチング等の処
理を施して図６に示すように、例えば平行帯状パターン
の導電体５を形成する。
【００３２】このような状態で、強誘電体結晶１の主面
１Ｃ上から実施例１と同様の条件をもって、荷電粒子例
えば電子ビームｂの照射を行って、強誘電体結晶１に対
するパターン照射を行った。
１Ｃ上から実施例１と同様の条件をもって、荷電粒子例
えば電子ビームｂの照射を行って、強誘電体結晶１に対
するパターン照射を行った。
【００３３】即ちこの場合、例えば導電体５を接地する
ことによって導電体５の直下の強誘電体結晶１内への電
子の侵入が阻止されることから、結果的に強誘電体結晶
１に対して前述した実施例１と同様にパターン照射を行
うこととなり、局部的に分極反転を生じさせることがで
き、周期ドメイン反転構造３が形成された。
ことによって導電体５の直下の強誘電体結晶１内への電
子の侵入が阻止されることから、結果的に強誘電体結晶
１に対して前述した実施例１と同様にパターン照射を行
うこととなり、局部的に分極反転を生じさせることがで
き、周期ドメイン反転構造３が形成された。
【００３４】 実施例３ 図７を参照して説明する。図７に示すようにフォトレジ
スト又はアルミナＡｌ 2 Ｏ3 等の絶縁層を、厚さ１ｍｍ
でこの厚さ方向にシングルドメイン化されたＬＮ単結晶
等より成る強誘電体結晶１の裏面１Ｄすなわち＋ｃ面上
に全面的に被着した後、フォトリソグラフィ等の適用に
より例えば平行帯状パターンにパターニングを行って絶
縁体６を形成し、この絶縁体６上を覆って全面的にＩＴ
Ｏ等の導電層７が形成されて成る。
スト又はアルミナＡｌ 2 Ｏ3 等の絶縁層を、厚さ１ｍｍ
でこの厚さ方向にシングルドメイン化されたＬＮ単結晶
等より成る強誘電体結晶１の裏面１Ｄすなわち＋ｃ面上
に全面的に被着した後、フォトリソグラフィ等の適用に
より例えば平行帯状パターンにパターニングを行って絶
縁体６を形成し、この絶縁体６上を覆って全面的にＩＴ
Ｏ等の導電層７が形成されて成る。
【００３５】このような状態で、強誘電体結晶１の主面
１Ｃ上から荷電粒子例えば電子ビームｂの照射を実施例
１と同様の条件をもって例えば全面的に行った。
１Ｃ上から荷電粒子例えば電子ビームｂの照射を実施例
１と同様の条件をもって例えば全面的に行った。
【００３６】この場合の強誘電体結晶１のＹ軸に直交す
る方向の断面図を図８に示す。図８に示すように分極反
転３Ａは、裏面１Ｄに近い領域で形成され、周期ドメイ
ン反転構造３を得ている。これは、強誘電体結晶１の導
電層７が存在する部分に電流が集中するためと思われ
る。
る方向の断面図を図８に示す。図８に示すように分極反
転３Ａは、裏面１Ｄに近い領域で形成され、周期ドメイ
ン反転構造３を得ている。これは、強誘電体結晶１の導
電層７が存在する部分に電流が集中するためと思われ
る。
【００３７】 実施例４ 図９を参照して説明する。図９に示すように、絶縁基体
８上に導電体５を例えば平行帯状にパターニングし、こ
の上に厚さ１ｍｍで、この厚さ方向にシングルドメイン
化されたＬＮ単結晶等より成る強誘電体結晶１を、その
＋ｃ面が導電体５と接触するように載置する。そして実
施例１と同様の条件をもって荷電粒子例えば電子ビーム
ｂの照射を例えば全面的に行って周期ドメイン反転構造
を形成した。
８上に導電体５を例えば平行帯状にパターニングし、こ
の上に厚さ１ｍｍで、この厚さ方向にシングルドメイン
化されたＬＮ単結晶等より成る強誘電体結晶１を、その
＋ｃ面が導電体５と接触するように載置する。そして実
施例１と同様の条件をもって荷電粒子例えば電子ビーム
ｂの照射を例えば全面的に行って周期ドメイン反転構造
を形成した。
【００３８】この場合、強誘電体結晶１上に導電体５を
形成したが、所要のパターンに形成した絶縁体を設けた
場合においても、この絶縁体の下部では分極反転が形成
されないため、同様の周期ドメイン反転構造を得ること
ができる。
形成したが、所要のパターンに形成した絶縁体を設けた
場合においても、この絶縁体の下部では分極反転が形成
されないため、同様の周期ドメイン反転構造を得ること
ができる。
【００３９】上述の各例においては、ＬＮ基板より成る
強誘電体結晶１の−ｃ面上に電子ビームを照射して周期
ドメイン反転構造の分極反転を形成したが、その他ＬＮ
基板の＋ｃ面上に例えばＬｉ+ イオンを照射したり、強
誘電体結晶１としてＫＴＰ等の他の材料を用いることも
できる。
強誘電体結晶１の−ｃ面上に電子ビームを照射して周期
ドメイン反転構造の分極反転を形成したが、その他ＬＮ
基板の＋ｃ面上に例えばＬｉ+ イオンを照射したり、強
誘電体結晶１としてＫＴＰ等の他の材料を用いることも
できる。
【００４０】また上述の各実施例においては、強誘電体
結晶１としてＬＮ結晶を用いてこの−ｃ面即ち−ｚ面上
に分極反転を形成する場合について説明したが、以下の
実施例５〜７においては、それぞれ図１０、図１１及び
図１４に示す略線的拡大斜視図を参照して、強誘電体結
晶１の矢印ｄで示す分極方向に平行な面に対し、その上
方から荷電粒子例えば電子線を照射する場合、即ち−ｚ
面と直交するＸ面又はＹ面に対して荷電粒子を照射する
場合について説明する。
結晶１としてＬＮ結晶を用いてこの−ｃ面即ち−ｚ面上
に分極反転を形成する場合について説明したが、以下の
実施例５〜７においては、それぞれ図１０、図１１及び
図１４に示す略線的拡大斜視図を参照して、強誘電体結
晶１の矢印ｄで示す分極方向に平行な面に対し、その上
方から荷電粒子例えば電子線を照射する場合、即ち−ｚ
面と直交するＸ面又はＹ面に対して荷電粒子を照射する
場合について説明する。
【００４１】各例ともにＬＮ単結晶より成る強誘電体結
晶１を用いて、その荷電粒子を照射する面の面内方向に
ｃ軸（Ｚ軸）を有し、またこの強誘電体結晶１は実施例
１と同様の方法をもって全面的にｃ軸の方向に揃えてシ
ングルドメイン化されて成る。
晶１を用いて、その荷電粒子を照射する面の面内方向に
ｃ軸（Ｚ軸）を有し、またこの強誘電体結晶１は実施例
１と同様の方法をもって全面的にｃ軸の方向に揃えてシ
ングルドメイン化されて成る。
【００４２】 実施例５ 図１０を参照して説明する。この場合例えばＬＮ単結晶
の分極方向に沿う面を主面１Ｃとする強誘電体結晶１を
用いて、図１０に示すようにその裏面１Ｄ上には、Ａｕ
等の導電体５を全面的に蒸着等により被着した後、主面
１Ｃ上から荷電粒子例えば電子ビームｂを、例えば矢印
ｄで示す分極方向に平行な帯状にパターン照射を行っ
て、周期ドメイン反転構造を形成した。この電子ビーム
ｂは約１５ｋＶの加速電圧従って１５ｋｅＶのエネルギ
ーとし、約１μＡ／ｍｍ2 の電流密度として照射した。
このとき、電子ビームｂを照射したパターンに対応する
パターンに、裏面１Ｄ側に分極反転が生じて、図１０に
おいてビームｂを照射した平行帯状パターンを横切るよ
うに周期ドメイン反転構造が形成された。
の分極方向に沿う面を主面１Ｃとする強誘電体結晶１を
用いて、図１０に示すようにその裏面１Ｄ上には、Ａｕ
等の導電体５を全面的に蒸着等により被着した後、主面
１Ｃ上から荷電粒子例えば電子ビームｂを、例えば矢印
ｄで示す分極方向に平行な帯状にパターン照射を行っ
て、周期ドメイン反転構造を形成した。この電子ビーム
ｂは約１５ｋＶの加速電圧従って１５ｋｅＶのエネルギ
ーとし、約１μＡ／ｍｍ2 の電流密度として照射した。
このとき、電子ビームｂを照射したパターンに対応する
パターンに、裏面１Ｄ側に分極反転が生じて、図１０に
おいてビームｂを照射した平行帯状パターンを横切るよ
うに周期ドメイン反転構造が形成された。
【００４３】 実施例６ 図１１を参照して説明する。この例においてもＬＮ単結
晶の分極方向に沿う面を主面１Ｃとする強誘電体結晶１
を用いて、図１１に示すようにその裏面１Ｄ上には、Ａ
ｕ等の導電材料を例えば全面的に蒸着等により被着した
後、所要の直線状のパターンにフォトリソグラフィの適
用等によりパターンエッチングを行って、例えば矢印ｄ
で示す分極方向に延長する平行帯状パターンの導電体５
を形成する。そして主面１Ｃ上から荷電粒子例えば電子
ビームｂを、矢印ｄで示す分極方向に直交する方向に延
長する平行帯状パターンに照射した。この電子ビームｂ
の照射条件は、上述の実施例５と同様に選定した。この
場合、裏面１Ｄに導電体５が存在する部分において分極
反転が生じ、従って裏面１Ｄ上の導電体５の延長方向を
横切る方向に周期構造をもった周期ドメイン反転構造が
形成された。
晶の分極方向に沿う面を主面１Ｃとする強誘電体結晶１
を用いて、図１１に示すようにその裏面１Ｄ上には、Ａ
ｕ等の導電材料を例えば全面的に蒸着等により被着した
後、所要の直線状のパターンにフォトリソグラフィの適
用等によりパターンエッチングを行って、例えば矢印ｄ
で示す分極方向に延長する平行帯状パターンの導電体５
を形成する。そして主面１Ｃ上から荷電粒子例えば電子
ビームｂを、矢印ｄで示す分極方向に直交する方向に延
長する平行帯状パターンに照射した。この電子ビームｂ
の照射条件は、上述の実施例５と同様に選定した。この
場合、裏面１Ｄに導電体５が存在する部分において分極
反転が生じ、従って裏面１Ｄ上の導電体５の延長方向を
横切る方向に周期構造をもった周期ドメイン反転構造が
形成された。
【００４４】このように、強誘電体結晶１の分極方向に
沿う面対して直交する方向に荷電粒子を照射した場合の
分極反転態様について考察する。強誘電体結晶１の模式
的な分極態様を示す断面図を図１２に示す。９は強誘電
体結晶１内の各分極を示し、これらの分極方向を矢印ｄ
で示す。強誘電体結晶１がＬＮ単結晶の場合、各分極方
向はｃ軸（Ｚ軸）方向に揃えられて成る。５は裏面１Ｄ
上に全面的に被着されたＡｕ等より成る導電体である。
沿う面対して直交する方向に荷電粒子を照射した場合の
分極反転態様について考察する。強誘電体結晶１の模式
的な分極態様を示す断面図を図１２に示す。９は強誘電
体結晶１内の各分極を示し、これらの分極方向を矢印ｄ
で示す。強誘電体結晶１がＬＮ単結晶の場合、各分極方
向はｃ軸（Ｚ軸）方向に揃えられて成る。５は裏面１Ｄ
上に全面的に被着されたＡｕ等より成る導電体である。
【００４５】このような強誘電体結晶１に対して主面１
Ｃ上から荷電粒子例えば電子線ｂを照射すると、この照
射部分において電子の一部が残留して強誘電体結晶１の
表面上に−の電界Ｅが発生し、また電子の一部は強誘電
体結晶１内に入り込んで矢印ｉで示す電流となる。従っ
て、この部分において分極ｄの＋側が、電界Ｅまたは電
流ｉの通過する方向に反転して、結果的に図１３に示す
ように、分極反転３Ａが生じるものと思われる。
Ｃ上から荷電粒子例えば電子線ｂを照射すると、この照
射部分において電子の一部が残留して強誘電体結晶１の
表面上に−の電界Ｅが発生し、また電子の一部は強誘電
体結晶１内に入り込んで矢印ｉで示す電流となる。従っ
て、この部分において分極ｄの＋側が、電界Ｅまたは電
流ｉの通過する方向に反転して、結果的に図１３に示す
ように、分極反転３Ａが生じるものと思われる。
【００４６】 実施例７ 図１４を参照して説明する。この例においても、ＬＮ単
結晶の分極方向に沿う面を主面１Ｃとする強誘電体結晶
１を用いて、図１４に示すように矢印ｄで示す分極方向
と直交する側面１Ｓ上に、Ａｕ等の導電材料を例えば全
面的に蒸着等により被着した後、所要の櫛形状のパター
ンにフォトリソグラフィ等の適用によりパターンエッチ
ングを行って、この櫛形の導電体５の櫛歯先端部が、強
誘電体結晶１の分極方向に沿う主面１Ｃと側面１Ｓとの
なす縁部１ｈに接触するように形成する。そして主面１
Ｃ上から荷電粒子例えば電子ビームｂを、例えば全面的
に照射した。この電子ビームｂの照射条件は、上述の実
施例５と同様に選定した。この場合、側面１Ｓの櫛歯状
導電体５が存在する部分において分極反転が生じ、側面
１Ｓ上の導電体５の延長方向を横切る方向に周期構造を
もった周期ドメイン反転構造が形成された。
結晶の分極方向に沿う面を主面１Ｃとする強誘電体結晶
１を用いて、図１４に示すように矢印ｄで示す分極方向
と直交する側面１Ｓ上に、Ａｕ等の導電材料を例えば全
面的に蒸着等により被着した後、所要の櫛形状のパター
ンにフォトリソグラフィ等の適用によりパターンエッチ
ングを行って、この櫛形の導電体５の櫛歯先端部が、強
誘電体結晶１の分極方向に沿う主面１Ｃと側面１Ｓとの
なす縁部１ｈに接触するように形成する。そして主面１
Ｃ上から荷電粒子例えば電子ビームｂを、例えば全面的
に照射した。この電子ビームｂの照射条件は、上述の実
施例５と同様に選定した。この場合、側面１Ｓの櫛歯状
導電体５が存在する部分において分極反転が生じ、側面
１Ｓ上の導電体５の延長方向を横切る方向に周期構造を
もった周期ドメイン反転構造が形成された。
【００４７】このように、強誘電体結晶１の分極方向に
対して直交する面に導電体を被着し、分極方向に沿う面
の上方から荷電粒子を照射した場合の分極反転態様につ
いて考察する。強誘電体結晶１の模式的な分極態様を示
す断面図を図１５に示す。図１３において、図１２に対
応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この場合においては、導電体５が強誘電体結晶１の分極
方向と直交する側面１Ｓ上に被着形成されて成る。
対して直交する面に導電体を被着し、分極方向に沿う面
の上方から荷電粒子を照射した場合の分極反転態様につ
いて考察する。強誘電体結晶１の模式的な分極態様を示
す断面図を図１５に示す。図１３において、図１２に対
応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この場合においては、導電体５が強誘電体結晶１の分極
方向と直交する側面１Ｓ上に被着形成されて成る。
【００４８】この強誘電体結晶１に対して主面１Ｃ上か
ら荷電粒子例えば電子線ｂを照射すると、この照射部分
において電子の一部が残留して強誘電体結晶１の表面上
に−の電界Ｅが発生し、また電子の一部は強誘電体結晶
１内に入り込んで矢印ｉで示す電流となり、側面１Ｓに
被着された導電体５に向かって通過する。従って、この
電流の通過する部分において分極ｄの＋側が、電界Ｅま
たは電流ｉの通過する方向に反転して、結果的に図１６
に示すように、導電体５の近傍において分極反転３Ａが
生じるものと思われる。
ら荷電粒子例えば電子線ｂを照射すると、この照射部分
において電子の一部が残留して強誘電体結晶１の表面上
に−の電界Ｅが発生し、また電子の一部は強誘電体結晶
１内に入り込んで矢印ｉで示す電流となり、側面１Ｓに
被着された導電体５に向かって通過する。従って、この
電流の通過する部分において分極ｄの＋側が、電界Ｅま
たは電流ｉの通過する方向に反転して、結果的に図１６
に示すように、導電体５の近傍において分極反転３Ａが
生じるものと思われる。
【００４９】尚、上述の実施例５〜７において、図１
０、図１１及び図１４に示すように、導電体５を接地す
ることによって、電気的に浮かした状態に比してより形
状の制御性よく分極反転３Ａを形成することができて、
より鮮明なパターンの周期ドメイン反転構造を得ること
ができる。
０、図１１及び図１４に示すように、導電体５を接地す
ることによって、電気的に浮かした状態に比してより形
状の制御性よく分極反転３Ａを形成することができて、
より鮮明なパターンの周期ドメイン反転構造を得ること
ができる。
【００５０】また各例共に、加速電圧を１５ｋＶ、照射
電流密度を１μＡ／ｍｍ2 と選定して荷電粒子を照射し
たが、加速電圧は強誘電体結晶１の単位ｍｍ厚さに対し
て１０ｋＶ以上の望ましくは１５ｋＶ程度以上、照射電
流密度は１μＡ／ｍｍ2 以上であれば良い。しかしなが
ら、加速電圧を強誘電体結晶の単位ｍｍ厚さ当り２００
ｋＶ以上とすると強誘電体結晶が絶縁破壊される恐れが
あるため、加速電圧は強誘電体結晶の単位ｍｍ厚さ当り
２００ｋＶ以下程度が望ましい。又、照射電流密度が１
Ａ／ｍｍ2 以上の場合は強誘電体結晶が絶縁破壊或いは
熱破壊される恐れがあるため、照射電流密度は１Ａ／ｍ
ｍ2 以下程度とすることが望ましい。
電流密度を１μＡ／ｍｍ2 と選定して荷電粒子を照射し
たが、加速電圧は強誘電体結晶１の単位ｍｍ厚さに対し
て１０ｋＶ以上の望ましくは１５ｋＶ程度以上、照射電
流密度は１μＡ／ｍｍ2 以上であれば良い。しかしなが
ら、加速電圧を強誘電体結晶の単位ｍｍ厚さ当り２００
ｋＶ以上とすると強誘電体結晶が絶縁破壊される恐れが
あるため、加速電圧は強誘電体結晶の単位ｍｍ厚さ当り
２００ｋＶ以下程度が望ましい。又、照射電流密度が１
Ａ／ｍｍ2 以上の場合は強誘電体結晶が絶縁破壊或いは
熱破壊される恐れがあるため、照射電流密度は１Ａ／ｍ
ｍ2 以下程度とすることが望ましい。
【００５１】なお上述の実施例５〜７においては、強誘
電体結晶としてＬＮ単結晶を用いた場合を説明したが、
このＬＮ単結晶のようにｃ軸方向に分極方向を有する、
いわゆる１８０°分域を有する強誘電体結晶１の場合
は、上述したような面内方向における分極反転が生じ易
いものと思われる。
電体結晶としてＬＮ単結晶を用いた場合を説明したが、
このＬＮ単結晶のようにｃ軸方向に分極方向を有する、
いわゆる１８０°分域を有する強誘電体結晶１の場合
は、上述したような面内方向における分極反転が生じ易
いものと思われる。
【００５２】しかしながら、例えばチタン酸バリウム
(ＢａＴｉＯ3)等の、結晶の２軸方向に分極方向を有す
る、いわゆる９０°分域を有する強誘電体結晶１におい
ても、本発明製法によって、分極反転を形成することが
できる。この場合について図１７Ａ〜Ｃ及び図１８Ａ〜
Ｃを参照して詳細に説明する。各例ともに、実施例１と
同様の方法で矢印ｄで示す方向にシングルドメイン化さ
れて成る強誘電体結晶１を用いた場合である。
(ＢａＴｉＯ3)等の、結晶の２軸方向に分極方向を有す
る、いわゆる９０°分域を有する強誘電体結晶１におい
ても、本発明製法によって、分極反転を形成することが
できる。この場合について図１７Ａ〜Ｃ及び図１８Ａ〜
Ｃを参照して詳細に説明する。各例ともに、実施例１と
同様の方法で矢印ｄで示す方向にシングルドメイン化さ
れて成る強誘電体結晶１を用いた場合である。
【００５３】図１７Ａ〜Ｃは、強誘電体結晶１に対して
荷電粒子を照射する主面１Ｃとは反対側の裏面１Ｄ上に
導電体５を被着した場合で、主面１Ｃ上から荷電粒子例
えば電子ビームｂを照射した部分に対応する裏面１Ｄの
近傍の領域において、図１７において矢印ｈで示す裏面
１Ｄから主面１Ｃに向かう方向に分極反転が生じる。従
って、例えば図１７Ａ及びＣに示すように、荷電粒子を
照射する主面１Ｃに沿う面内方向にシングルドメイン化
されて成る強誘電体結晶１の場合は、照射領域におい
て、分極が９０°反転し、図１７Ｂに示すように、荷電
粒子を照射する主面１Ｃに対して直交する方向にシング
ルドメイン化されて成る強誘電体結晶１の場合は、照射
領域において、分極が１８０°反転することとなる。
荷電粒子を照射する主面１Ｃとは反対側の裏面１Ｄ上に
導電体５を被着した場合で、主面１Ｃ上から荷電粒子例
えば電子ビームｂを照射した部分に対応する裏面１Ｄの
近傍の領域において、図１７において矢印ｈで示す裏面
１Ｄから主面１Ｃに向かう方向に分極反転が生じる。従
って、例えば図１７Ａ及びＣに示すように、荷電粒子を
照射する主面１Ｃに沿う面内方向にシングルドメイン化
されて成る強誘電体結晶１の場合は、照射領域におい
て、分極が９０°反転し、図１７Ｂに示すように、荷電
粒子を照射する主面１Ｃに対して直交する方向にシング
ルドメイン化されて成る強誘電体結晶１の場合は、照射
領域において、分極が１８０°反転することとなる。
【００５４】また図１８Ａ〜Ｃに示すように、強誘電体
結晶１に対して荷電粒子を照射する主面１Ｃに直交する
一側面１Ｓに導電体５を被着し、主面１Ｃ上の特にこの
導電体５の近傍に荷電粒子例えば電子ビームｂを照射す
ると、この導電体５の近傍の側面１Ｓ上において図１８
において矢印ｈで示す側面１Ｓに直交し、強誘電体結晶
１内部に向かう方向に分極反転が生じる。従って、例え
ば図１８Ａに示すように、この分極反転方向と反対方向
にシングルドメイン化されて成る強誘電体結晶１の場合
は、側面１Ｓ上において１８０°の分極反転が生じ、ま
た図１８Ｂ及びＣに示すように、側面１Ｓに沿う面内方
向にシングルドメイン化されて成る強誘電体結晶１の場
合は、照射領域において、分極が９０°反転することと
なる。
結晶１に対して荷電粒子を照射する主面１Ｃに直交する
一側面１Ｓに導電体５を被着し、主面１Ｃ上の特にこの
導電体５の近傍に荷電粒子例えば電子ビームｂを照射す
ると、この導電体５の近傍の側面１Ｓ上において図１８
において矢印ｈで示す側面１Ｓに直交し、強誘電体結晶
１内部に向かう方向に分極反転が生じる。従って、例え
ば図１８Ａに示すように、この分極反転方向と反対方向
にシングルドメイン化されて成る強誘電体結晶１の場合
は、側面１Ｓ上において１８０°の分極反転が生じ、ま
た図１８Ｂ及びＣに示すように、側面１Ｓに沿う面内方
向にシングルドメイン化されて成る強誘電体結晶１の場
合は、照射領域において、分極が９０°反転することと
なる。
【００５５】即ち、このように９０°分域を有する強誘
電体結晶１を分極反転を有する光デバイス装置に用いる
場合においても、その分極方向、荷電粒子を照射する方
向等を適切に選定することによって、周期ドメイン反転
構造を形成することができる。
電体結晶１を分極反転を有する光デバイス装置に用いる
場合においても、その分極方向、荷電粒子を照射する方
向等を適切に選定することによって、周期ドメイン反転
構造を形成することができる。
【００５６】なお、上述した実施例３、４、６及び７に
おいては強誘電体結晶１の一部に絶縁体や導電体をパタ
ーニングしたり、或いは所要のパターンの導電体に接触
させるか又は導電体を被着したりする等して、導電部分
に電流を集中させて分極反転を形成しているが、その他
同様の作用を生じさせる構造であれば良い。
おいては強誘電体結晶１の一部に絶縁体や導電体をパタ
ーニングしたり、或いは所要のパターンの導電体に接触
させるか又は導電体を被着したりする等して、導電部分
に電流を集中させて分極反転を形成しているが、その他
同様の作用を生じさせる構造であれば良い。
【００５７】次に上述の本発明方法を用いて形成した本
発明装置の各例について説明する。
発明装置の各例について説明する。
【００５８】 実施例８ 図１に示すように、実施例１と同様の方法によって周期
ドメイン反転構造３を構成する。この周期ドメイン反転
構造３の各分極反転３Ａは、その幅ｗ及び厚さｔがｔ／
ｗ≧１に選定され、例えばｔ＝３．０μｍ、ｗ＝１．５
μｍとされる。
ドメイン反転構造３を構成する。この周期ドメイン反転
構造３の各分極反転３Ａは、その幅ｗ及び厚さｔがｔ／
ｗ≧１に選定され、例えばｔ＝３．０μｍ、ｗ＝１．５
μｍとされる。
【００５９】またこの周期ドメイン反転構造３が形成さ
れた主面１Ｃ上には、例えばプロトン交換法等により光
導波路２が、例えばその厚さＴWgをＴwg＝１．０μｍと
して形成され、光デバイス装置１０が構成される。
れた主面１Ｃ上には、例えばプロトン交換法等により光
導波路２が、例えばその厚さＴWgをＴwg＝１．０μｍと
して形成され、光デバイス装置１０が構成される。
【００６０】このような構成による場合、周期ドメイン
反転構造３が光導波路２の全厚さに渡って形成され、更
に強誘電体結晶１内に延長して形成される。すなわち光
導波路２とそのエバネッセント領域に周期ドメイン反転
構造３が形成されるので、変換効率の大なる光導波路型
のＳＨＧ素子を得ることができる。
反転構造３が光導波路２の全厚さに渡って形成され、更
に強誘電体結晶１内に延長して形成される。すなわち光
導波路２とそのエバネッセント領域に周期ドメイン反転
構造３が形成されるので、変換効率の大なる光導波路型
のＳＨＧ素子を得ることができる。
【００６１】実施例９ この例においてはバルク型のＳＨＧ素子を構成する場合
で、実施例１と同様の方法、すなわち電荷粒子の照射に
よって周期ドメイン反転構造部の形成を行うものである
が、この例においては、その荷電粒子の照射エネルギー
の選定によってバルク型の強誘電体結晶１の厚さ方向の
中間部で周期ドメイン反転構造３を形成した場合であ
る。
で、実施例１と同様の方法、すなわち電荷粒子の照射に
よって周期ドメイン反転構造部の形成を行うものである
が、この例においては、その荷電粒子の照射エネルギー
の選定によってバルク型の強誘電体結晶１の厚さ方向の
中間部で周期ドメイン反転構造３を形成した場合であ
る。
【００６２】すなわち、この例では電荷粒子の照射を強
誘電体結晶１の厚さ方向の中間部において分極反転を生
じさせる電圧・電流を発生させる照射エネルギーに選定
して行うものであり、このようにして、図２に示すよう
に、強誘電体結晶１の厚さの方向の中間部に周期ドメイ
ン反転構造部３を形成させるものである。そして、この
例では、強誘電体結晶１の厚さＴと、この周期ドメイン
反転構造の各分極３Ａの厚さｔとは、０．１＜ｔ／Ｔ≦
１と選定され、例えばｔ＝１００μｍ、Ｔ＝５００μｍ
とされた光デバイス装置１０を構成した。
誘電体結晶１の厚さ方向の中間部において分極反転を生
じさせる電圧・電流を発生させる照射エネルギーに選定
して行うものであり、このようにして、図２に示すよう
に、強誘電体結晶１の厚さの方向の中間部に周期ドメイ
ン反転構造部３を形成させるものである。そして、この
例では、強誘電体結晶１の厚さＴと、この周期ドメイン
反転構造の各分極３Ａの厚さｔとは、０．１＜ｔ／Ｔ≦
１と選定され、例えばｔ＝１００μｍ、Ｔ＝５００μｍ
とされた光デバイス装置１０を構成した。
【００６３】このような構成による場合、周期ドメイン
反転構造３が強誘電体結晶１の所定部に形成することが
できるため、ＬＮのように従来波長９００ｎｍ以下の半
導体レーザ用のバルク型のＳＨＧ素子としては利用でき
なかった材料を用いることが可能となり、材料の選択性
の多様化をはかることができ、変換効率の大なるバルク
型のＳＨＧ素子を得ることができる。
反転構造３が強誘電体結晶１の所定部に形成することが
できるため、ＬＮのように従来波長９００ｎｍ以下の半
導体レーザ用のバルク型のＳＨＧ素子としては利用でき
なかった材料を用いることが可能となり、材料の選択性
の多様化をはかることができ、変換効率の大なるバルク
型のＳＨＧ素子を得ることができる。
【００６４】また上述の各実施例においてはＳＨＧ素子
またはＳＨＧ素子の製法に適用した場合を示したが、そ
の他ＴＨＧ（第３高調波）素子、または光パラメトリッ
ク発振を利用した光デバイス装置等に適用することも可
能である。
またはＳＨＧ素子の製法に適用した場合を示したが、そ
の他ＴＨＧ（第３高調波）素子、または光パラメトリッ
ク発振を利用した光デバイス装置等に適用することも可
能である。
【００６５】また本発明製法では常温下での周期ドメイ
ン反転構造を形成することができるものの、或る程度の
比較的低い温度での加熱下で行うこともできる。
ン反転構造を形成することができるものの、或る程度の
比較的低い温度での加熱下で行うこともできる。
【００６６】
【発明の効果】上述したように、本発明に製造方法によ
れば、周期ドメイン反転構造３を有する光導波路型の光
デバイス装置１０は、周期ドメイン反転構造３の分極反
転３Ａの幅ｗとこの分極反転３Ａの厚さｔとの関係を
（ｔ／ｗ）≧１と選定することができるため、周期ドメ
イン反転構造が微細化されても実質的にその厚さｔを光
導波路２の厚さＴwgに比してほぼ同じか大とすることが
でき、光導波路２と強誘電体結晶１との界面におけるＳ
ＨＧ効率の向上をはかることができる。
れば、周期ドメイン反転構造３を有する光導波路型の光
デバイス装置１０は、周期ドメイン反転構造３の分極反
転３Ａの幅ｗとこの分極反転３Ａの厚さｔとの関係を
（ｔ／ｗ）≧１と選定することができるため、周期ドメ
イン反転構造が微細化されても実質的にその厚さｔを光
導波路２の厚さＴwgに比してほぼ同じか大とすることが
でき、光導波路２と強誘電体結晶１との界面におけるＳ
ＨＧ効率の向上をはかることができる。
【００６７】また、本発明に製造方法によれば、周期ド
メイン反転構造３を有するバルク型の光デバイス装置１
０は、強誘電体結晶１の厚さＴと周期ドメイン反転構造
３の分極反転３Ａの厚さｔとの関係を、０．１＜（ｔ／
Ｔ）≦１と選定することができるため、例えば従来位相
整合条件から波長９００ｎｍ以下の半導体レーザ用のバ
ルク型として使用することが不可能であったＬＮにおい
ても、上述の条件によって周期ドメイン反転構造を形成
することにより良好なＳＨＧ素子を得ることができる。
メイン反転構造３を有するバルク型の光デバイス装置１
０は、強誘電体結晶１の厚さＴと周期ドメイン反転構造
３の分極反転３Ａの厚さｔとの関係を、０．１＜（ｔ／
Ｔ）≦１と選定することができるため、例えば従来位相
整合条件から波長９００ｎｍ以下の半導体レーザ用のバ
ルク型として使用することが不可能であったＬＮにおい
ても、上述の条件によって周期ドメイン反転構造を形成
することにより良好なＳＨＧ素子を得ることができる。
【００６８】また更に、本発明による周期ドメイン反転
構造を有する光デバイス装置の製法は、シングルドメイ
ン化された強誘電体結晶１に対し、この強誘電体結晶１
の単位ｍｍ厚さ当り加速電圧１０ｋＶ以上の、又は電流
密度１μＡ／ｍｍ2 以上の荷電粒子を照射することによ
り、分極反転を形成して周期ドメイン反転構造３を得る
ことができ、電圧の印加が回避されること、更に高温の
加熱を必要としないため、強誘電体結晶１の表面汚染等
による特性の低下や変動を回避することができる。
構造を有する光デバイス装置の製法は、シングルドメイ
ン化された強誘電体結晶１に対し、この強誘電体結晶１
の単位ｍｍ厚さ当り加速電圧１０ｋＶ以上の、又は電流
密度１μＡ／ｍｍ2 以上の荷電粒子を照射することによ
り、分極反転を形成して周期ドメイン反転構造３を得る
ことができ、電圧の印加が回避されること、更に高温の
加熱を必要としないため、強誘電体結晶１の表面汚染等
による特性の低下や変動を回避することができる。
【００６９】また従来のＬｉ外拡散法等と異なり、強誘
電体結晶１の組成を変化させないため、屈折率の変化を
伴うことなく周期ドメイン反転構造３を得ることがで
き、より光変換効率の向上をはかることができる。
電体結晶１の組成を変化させないため、屈折率の変化を
伴うことなく周期ドメイン反転構造３を得ることがで
き、より光変換効率の向上をはかることができる。
【００７０】更に、従来より分極反転３Ａの厚みｔを大
とすることができるため、上述の光導波路型のＳＨＧ素
子において光変換効率を大とすることができ、かつバル
ク型のＳＨＧ素子において光学材料の選択性を大とする
ことができるとともに、従来結晶の貼り合わせ等により
行っていた製造方法を格段に簡易化することができる。
とすることができるため、上述の光導波路型のＳＨＧ素
子において光変換効率を大とすることができ、かつバル
ク型のＳＨＧ素子において光学材料の選択性を大とする
ことができるとともに、従来結晶の貼り合わせ等により
行っていた製造方法を格段に簡易化することができる。
【００７１】
【図１】本発明による周期ドメイン反転構造を有する光
デバイス装置の略線的斜視図である。
デバイス装置の略線的斜視図である。
【図２】他の本発明による周期ドメイン反転構造を有す
る光デバイス装置の略線的斜視図である。
る光デバイス装置の略線的斜視図である。
【図３】他の本発明による周期ドメイン反転構造を有す
る光デバイス装置の製法の一例を示す略線的斜視図であ
る。
る光デバイス装置の製法の一例を示す略線的斜視図であ
る。
【図４】荷電粒子の加速電圧に対する分極反転領域の面
積の変化を示す図である。
積の変化を示す図である。
【図５】荷電粒子の照射電流密度に対する分極反転領域
の面積の変化を示す図である。
の面積の変化を示す図である。
【図６】他の本発明による周期ドメイン反転構造を有す
る光デバイス装置の製法の他の例を示す略線的斜視図で
ある。
る光デバイス装置の製法の他の例を示す略線的斜視図で
ある。
【図７】他の本発明による周期ドメイン反転構造を有す
る光デバイス装置の製法の他の例を示す略線的斜視図で
ある。
る光デバイス装置の製法の他の例を示す略線的斜視図で
ある。
【図８】荷電粒子照射による強誘電体結晶内部の分極反
転を示す模式的断面図である。
転を示す模式的断面図である。
【図９】他の本発明による周期ドメイン反転構造を有す
る光デバイス装置の製法の他の例を示す略線的斜視図で
ある。
る光デバイス装置の製法の他の例を示す略線的斜視図で
ある。
【図１０】他の本発明による周期ドメイン反転構造を有
する光デバイス装置の製法の他の例を示す略線的斜視図
である。
する光デバイス装置の製法の他の例を示す略線的斜視図
である。
【図１１】他の本発明による周期ドメイン反転構造を有
する光デバイス装置の製法の他の例を示す略線的斜視図
である。
する光デバイス装置の製法の他の例を示す略線的斜視図
である。
【図１２】荷電粒子照射による強誘電体結晶内部の分極
態様を示す模式的断面図である。
態様を示す模式的断面図である。
【図１３】荷電粒子照射による強誘電体結晶内部の分極
態様を示す模式的断面図である。
態様を示す模式的断面図である。
【図１４】他の本発明による周期ドメイン反転構造を有
する光デバイス装置の製法の他の例を示す略線的斜視図
である。
する光デバイス装置の製法の他の例を示す略線的斜視図
である。
【図１５】荷電粒子照射による強誘電体結晶内部の分極
態様を示す模式的断面図である。
態様を示す模式的断面図である。
【図１６】荷電粒子照射による強誘電体結晶内部の分極
態様を示す模式的断面図である。
態様を示す模式的断面図である。
【図１７】荷電粒子照射による強誘電体結晶の分極態様
を示す略線的斜視図である。
を示す略線的斜視図である。
【図１８】荷電粒子照射による強誘電体結晶の分極態様
を示す略線的斜視図である。
を示す略線的斜視図である。
【図１９】従来の光デバイス装置の周期ドメイン反転構
造を示す略線的断面図である。
造を示す略線的断面図である。
【図２０】従来の周期ドメイン反転構造の製法の一例を
示す略線的断面図である。
示す略線的断面図である。
１ 強誘電体結晶 １Ｃ 主面 １Ｄ 裏面 １Ｓ 側面 １ｈ 縁部 ２ 光導波路 ３ 周期ドメイン反転構造 ３Ａ 分極反転 ５ 導電体 ６ 絶縁体 ７ 導電層 ８ 基体 ９ 分極 ６１ ＬｉＮｂＯ3 基板 ６１Ｃ −ｃ面 ６２ ＮｉＣｒ層 ６３ Ａｕ層
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−63026（ＪＰ，Ａ) Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ．37，Ｎｏ．７, ｐｐ．607−609（1980）Ｄ．Ｆｅｎｇ ｅｔ ａｌ. Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ．47，Ｎｏ．11, ｐｐ．1125−1127（1985）Ａ．Ｆｅｉｓ ｓｔ ｅｔ ａｌ. Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗ ａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏ ｌ．７，Ｎｏ．10，ｐｐ．1597−1600 （1989）Ｊ．Ｗｅｂｊｏｒｎ ｅｔ ａ ｌ. ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖ ｏｌ．１，Ｎｏ．10，ｐｐ．316−318 （1989）Ｊ．Ｗｅｂｊｏｒｎ ｅｔ ａ ｌ. Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ ｒｓ，Ｖｏｌ．25，Ｎｏ．11，ｐｐ. 731−732（1989）Ｅ．Ｊ．Ｌｉｍ ｅｔ ａｌ. Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ ｒｓ，Ｖｏｌ．26，Ｎｏ．３，ｐｐ. 188−189（1990）Ｒ．Ｗ．Ｋｅｙｓ ｅ ｔ ａｌ. Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．48，Ｎｏ．11, ｐｐ．698−700（1986）Ｐ．Ｗ．Ｈａｙ ｃｏｃｋ ｅｔ ａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ ｒｓ，Ｖｏｌ．25，Ｎｏ．３，ｐｐ. 174−175（1989）Ｅ．Ｊ．Ｌｉｍ ｅｔ ａｌ. (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/37 - 1/39 ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (4)
- 【請求項１】 強誘電体結晶の表面に光導波路が形成さ
れて成り、周期ドメイン反転構造部が形成された光導波
路型の周期ドメイン反転構造を有する光デバイス装置の
製造方法において、 シングルドメイン化された強誘電体結晶に、該強誘電体
結晶の単位ｍｍ厚さに対して加速電圧１０ｋＶ以上で、
照射電流密度１μＡ／ｍｍ2 以上の荷電粒子を照射し
て、 上記周期ドメイン反転構造の分極反転の幅ｗと上記分極
反転の厚さｔとの関係を、 （ｔ／ｗ）≧１ に選定することを特徴とする周期ドメイン反転構造を有
する光デバイス装置の製造方法。 - 【請求項２】 強誘電体結晶に周期ドメイン反転構造部
が形成されて成るバルク型の周期ドメイン反転構造を有
する光デバイス装置の製造方法において、 シングルドメイン化された強誘電体結晶に、該強誘電体
結晶の単位ｍｍ厚さに対して加速電圧１０ｋＶ以上で、
照射電流密度１μＡ／ｍｍ2 以上の荷電粒子を照射し
て、 上記強誘電体結晶の厚さＴと上記分極反転の厚さｔとの
関係を、 ０．１＜（ｔ／Ｔ）≦１ に選定することを特徴とする周期ドメイン反転構造を有
する光デバイス装置の製造方法。 - 【請求項３】 上記請求項１又は請求項２の周期ドメイ
ン反転構造を有する光デバイス装置の製造方法におい
て、 上記強誘電体結晶に、最終的に得る周期ドメイン反転構
造のパターンに対応して荷電粒子をパターン照射し、該
パターン照射によって周期ドメイン反転構造の分極反転
構造の分極反転を形成するようにしたことを特徴とする
周期ドメイン反転構造を有する光デバイス装置の製造方
法。 - 【請求項４】 上記請求項１又は請求項２の周期ドメイ
ン反転構造を有する光デバイス装置の製造方法におい
て、 上記強誘電体結晶の少なくとも一の面上に最終的に得る
周期ドメイン反転構造のパターンに対応するパターンの
導電層を設けて、 上記強誘電体結晶の上記導電層が設けられない面上から
全面的に荷電粒子を照射して、上記導電層に荷電粒子を
局部的に集中させて、周期ドメイン反転構造の分極反転
を形成するようにしたことを特徴とする周期ドメイン反
転構造を有する光デバイス装置の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03046859A JP3109109B2 (ja) | 1990-07-12 | 1991-03-12 | 周期ドメイン反転構造を有する光デバイス装置の製造方法 |
| US07/727,942 US5249250A (en) | 1990-07-12 | 1991-07-10 | Optical device having domain structure and method for manufacturing the same |
| EP91111689A EP0466191B1 (en) | 1990-07-12 | 1991-07-12 | Domain structured optical device |
| DE69133503T DE69133503T2 (de) | 1990-07-12 | 1991-07-12 | Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung mit Domänenstruktur |
| EP97105290A EP0785459B1 (en) | 1990-07-12 | 1991-07-12 | Method for manufacturing domain structured optical device |
| DE69131612T DE69131612T2 (de) | 1990-07-12 | 1991-07-12 | Optische Vorrichtung mit strukturierten Domänen |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-184638 | 1990-07-12 | ||
| JP18463890 | 1990-07-12 | ||
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