JPH0534749A - 光導波路素子 - Google Patents
光導波路素子Info
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- JPH0534749A JPH0534749A JP3209888A JP20988891A JPH0534749A JP H0534749 A JPH0534749 A JP H0534749A JP 3209888 A JP3209888 A JP 3209888A JP 20988891 A JP20988891 A JP 20988891A JP H0534749 A JPH0534749 A JP H0534749A
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- optical waveguide
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Classifications
-
- 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
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/3558—Poled materials, e.g. with periodic poling; Fabrication of domain inverted structures, e.g. 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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- 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
- 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]
-
- G—PHYSICS
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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
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/3544—Particular phase matching techniques
- G02F1/3548—Quasi phase matching [QPM], e.g. using a periodic domain inverted structure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】光波の伝播損失を軽減し、変換効率の向上を図
る。 【構成】ドメイン反転部をその一表面に具備する非線形
光学結晶基板上に、該基板よりも高屈折率の光導波路を
前記ドメイン反転部に接して形成し、該光導波路の散乱
損失を低減するために、光導波路をクラッディング或は
基板内に埋め込む。
る。 【構成】ドメイン反転部をその一表面に具備する非線形
光学結晶基板上に、該基板よりも高屈折率の光導波路を
前記ドメイン反転部に接して形成し、該光導波路の散乱
損失を低減するために、光導波路をクラッディング或は
基板内に埋め込む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ドメイン反転型の高調
波発生用光導波路素子に係り、特に光の散乱損失を解消
した高波長変換効率の光導波路素子に関する。
波発生用光導波路素子に係り、特に光の散乱損失を解消
した高波長変換効率の光導波路素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ドメイン反転部を設けた非線形光学結晶
基板の表面に、光導波路をプロトン交換法等により形成
した従来の高調波発生用光導波路素子は、分極が反転す
る境界部分では導波された光が散乱され、高調波発生の
効率向上を妨げている。このような欠点を解消するため
に、本発明者は先に特願平２−１３６１１号において基
板よりも高屈折率の光導波路を、ドメイン反転部に侵入
しないように基板表面に形成する方法を提案した。しか
しながら、かかる光導波路素子では光導波路をＲＩＢＥ
等のエッチングを用いて形成した場合、側面部が粗面に
なり易く、かつクラッド部は空気層であり導波部との屈
折率差が大きいために、この部分での光波の減衰は大き
なものとなってしまう問題点があった。
基板の表面に、光導波路をプロトン交換法等により形成
した従来の高調波発生用光導波路素子は、分極が反転す
る境界部分では導波された光が散乱され、高調波発生の
効率向上を妨げている。このような欠点を解消するため
に、本発明者は先に特願平２−１３６１１号において基
板よりも高屈折率の光導波路を、ドメイン反転部に侵入
しないように基板表面に形成する方法を提案した。しか
しながら、かかる光導波路素子では光導波路をＲＩＢＥ
等のエッチングを用いて形成した場合、側面部が粗面に
なり易く、かつクラッド部は空気層であり導波部との屈
折率差が大きいために、この部分での光波の減衰は大き
なものとなってしまう問題点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の光導波路素子における導波路部側面の粗面及び導
波路部とそのクラッド間の屈折率差が大きいことにより
生ずる光波の散乱による伝播損失を減少し、高調波発生
の効率を向上せしめるものである。
従来の光導波路素子における導波路部側面の粗面及び導
波路部とそのクラッド間の屈折率差が大きいことにより
生ずる光波の散乱による伝播損失を減少し、高調波発生
の効率を向上せしめるものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、ドメイン反転
部をその一表面に具備する非線形光学結晶基板上に、該
基板よりも高屈折率の光導波路を前記ドメイン反転部に
接して形成し、光導波路をクラッディングするか或は基
板内に埋め込むことにより、光導波路の散乱損失を低減
するようにした光導波路素子を提供するものである。
部をその一表面に具備する非線形光学結晶基板上に、該
基板よりも高屈折率の光導波路を前記ドメイン反転部に
接して形成し、光導波路をクラッディングするか或は基
板内に埋め込むことにより、光導波路の散乱損失を低減
するようにした光導波路素子を提供するものである。
【０００５】光導波路素子は、非線形光学結晶基板表面
にドメイン反転部を通常Ｔｉをリフトオフリソグラフィ
等で拡散させ形成する。更に、その上にＴｉＯ2 、Ｃｅ
Ｏ2、Ｎｂ2 Ｏ5 等の、基板よりも高屈折率で低損失の
ガラスで構成した光導波路を、蒸着、反応性イオンビー
ムエッチング等によりチャンネル型導波路として、或は
蒸着等によりドメイン反転部を有する基板表面の実質的
全面にスラブ型導波路として形成する。ここで、基板材
料としてはＬｉＮｂＯ3 の他にＫＮｂＯ3 、ＬｉＩＯ
3 、ＬｉＴａＯ3 、Ｌａ2 Ｔｉ2 Ｏ7 、Ｎｄ2 Ｔｉ2 Ｏ
7 、Ｃａ2 Ｎｂ2Ｏ7 、Ｓｒ2 Ｔａ2 Ｏ7 、Ｓｒ2 Ｎｂ2
Ｏ7 、ＢａＢ2 Ｏ4 結晶等が用いられる。
にドメイン反転部を通常Ｔｉをリフトオフリソグラフィ
等で拡散させ形成する。更に、その上にＴｉＯ2 、Ｃｅ
Ｏ2、Ｎｂ2 Ｏ5 等の、基板よりも高屈折率で低損失の
ガラスで構成した光導波路を、蒸着、反応性イオンビー
ムエッチング等によりチャンネル型導波路として、或は
蒸着等によりドメイン反転部を有する基板表面の実質的
全面にスラブ型導波路として形成する。ここで、基板材
料としてはＬｉＮｂＯ3 の他にＫＮｂＯ3 、ＬｉＩＯ
3 、ＬｉＴａＯ3 、Ｌａ2 Ｔｉ2 Ｏ7 、Ｎｄ2 Ｔｉ2 Ｏ
7 、Ｃａ2 Ｎｂ2Ｏ7 、Ｓｒ2 Ｔａ2 Ｏ7 、Ｓｒ2 Ｎｂ2
Ｏ7 、ＢａＢ2 Ｏ4 結晶等が用いられる。
【０００６】光導波路とクラッドとの屈折率差を従来の
クラッドが空気層の場合より小さくするために、クラッ
ド層としてＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＺｎＯ
等を選択し、光導波路をこのクラッド材で被覆する。こ
の場合、クラッディングは光導波路に対して部分的に行
っても良いが、通常はドメイン反転部を形成した基板の
表面全体に対して行う。また、クラッド層の屈折率は特
に限定されないが、光波の散乱による伝播損失をできる
だけ小さくするのには、光導波路のそれとの差異が小さ
い方が望ましい。
クラッドが空気層の場合より小さくするために、クラッ
ド層としてＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＺｎＯ
等を選択し、光導波路をこのクラッド材で被覆する。こ
の場合、クラッディングは光導波路に対して部分的に行
っても良いが、通常はドメイン反転部を形成した基板の
表面全体に対して行う。また、クラッド層の屈折率は特
に限定されないが、光波の散乱による伝播損失をできる
だけ小さくするのには、光導波路のそれとの差異が小さ
い方が望ましい。
【０００７】本発明において光波の伝播損失を小さくす
る他の手段は、光導波路の側部の粗面に起因して起こる
散乱による変換効率の低下を軽減するために、光導波路
を実質的にドメイン反転部を形成した基板内に埋め込
み、その側面が外に露呈するのを防ぐようにする。この
場合、光導波路側面の必ずしも全体を埋設しなくても、
側面の相当部分が埋め込まれていれば良い。また、当然
のことながらこのように光導波路を基板内に埋め込んだ
場合でも、前記クラッディングを施すことにより、その
効果は一層向上する。
る他の手段は、光導波路の側部の粗面に起因して起こる
散乱による変換効率の低下を軽減するために、光導波路
を実質的にドメイン反転部を形成した基板内に埋め込
み、その側面が外に露呈するのを防ぐようにする。この
場合、光導波路側面の必ずしも全体を埋設しなくても、
側面の相当部分が埋め込まれていれば良い。また、当然
のことながらこのように光導波路を基板内に埋め込んだ
場合でも、前記クラッディングを施すことにより、その
効果は一層向上する。
【０００８】
実施例１ 図１は本発明の実施例を示す。Ｚ軸カットの長さ 5ｍｍ
のＭｇＯ（５％）ドープのＬｉＮｂＯ3 基板１上に、ド
メイン反転周期６．５μｍのドメイン反転部３を、幅２
μｍ、厚さ５０ÅのＴｉパターンでリフトオフリソグラ
フィにより形成し、その後１１００℃で０．５時間にて
熱処理を施すことにより形成した。この時、Ｌｉ2 Ｏの
外拡散を防止するために、拡散炉中には水蒸気を含むＯ
2 ガスを流しておくと良い。なお、前記Ｔｉ膜はスパッ
ターにより形成した。
のＭｇＯ（５％）ドープのＬｉＮｂＯ3 基板１上に、ド
メイン反転周期６．５μｍのドメイン反転部３を、幅２
μｍ、厚さ５０ÅのＴｉパターンでリフトオフリソグラ
フィにより形成し、その後１１００℃で０．５時間にて
熱処理を施すことにより形成した。この時、Ｌｉ2 Ｏの
外拡散を防止するために、拡散炉中には水蒸気を含むＯ
2 ガスを流しておくと良い。なお、前記Ｔｉ膜はスパッ
ターにより形成した。
【０００９】その後、蒸着によりＴｉＯ2 層を形成し、
反応型イオンビームエッチングでチャンネル型導波路２
を作成した。この時、ＴｉＯ2の屈折率は、２．４（λ
＝０．６３３μｍ）、厚さ０．３μｍ、幅２μｍ、長さ
は５ｍｍである。更に、クラッディングとして、ＳｉＮ
4 層４をＳｉＨ4 及びＮＨ3 を反応ガスとしてプラズマ
ＣＶＤを用いて形成した。この時、ＳｉＮ4 のクラッド
層の厚さは、約７μｍとした。これにより、光波の散乱
損失の少ない変換効率の良い光導波路素子が得られた。
反応型イオンビームエッチングでチャンネル型導波路２
を作成した。この時、ＴｉＯ2の屈折率は、２．４（λ
＝０．６３３μｍ）、厚さ０．３μｍ、幅２μｍ、長さ
は５ｍｍである。更に、クラッディングとして、ＳｉＮ
4 層４をＳｉＨ4 及びＮＨ3 を反応ガスとしてプラズマ
ＣＶＤを用いて形成した。この時、ＳｉＮ4 のクラッド
層の厚さは、約７μｍとした。これにより、光波の散乱
損失の少ない変換効率の良い光導波路素子が得られた。
【００１０】実施例２ 図２は、本発明の他の実施例を示す。実施例１と同様に
してドメイン反転部を形成した後、反応性イオンビーム
エッチングにより、幅２μｍ、深さ０．３μｍのＴｉＯ
2 埋込み部を形成し、次いでその上にＴｉＯ2 層を約
０．５μｍの厚さに蒸着して光導波路２を形成したとこ
ろ、実施例１と同じように変換効率の良い光導波路素子
が得られた。この場合、クラッド層４を設けても良い。
してドメイン反転部を形成した後、反応性イオンビーム
エッチングにより、幅２μｍ、深さ０．３μｍのＴｉＯ
2 埋込み部を形成し、次いでその上にＴｉＯ2 層を約
０．５μｍの厚さに蒸着して光導波路２を形成したとこ
ろ、実施例１と同じように変換効率の良い光導波路素子
が得られた。この場合、クラッド層４を設けても良い。
【００１１】
【発明の効果】本発明は光導波路をクラッド材で被覆或
はドメイン反転部を形成した基板内にその側部を埋め込
んでいるので、空気層がクラッド材として作用していた
従来の光導波路素子に比べ光導波路との屈折率差が小さ
くなり、この部分における光波の伝播損失を低減し、ま
た光導波路側面の粗面に起因して起こる散乱による伝播
損失も少なくして、変換効率の向上を図ることができ
る。
はドメイン反転部を形成した基板内にその側部を埋め込
んでいるので、空気層がクラッド材として作用していた
従来の光導波路素子に比べ光導波路との屈折率差が小さ
くなり、この部分における光波の伝播損失を低減し、ま
た光導波路側面の粗面に起因して起こる散乱による伝播
損失も少なくして、変換効率の向上を図ることができ
る。
【図１】本発明の実施例に係る光導波路素子の斜視図
【図２】本発明の他の実施例に係る光導波路素子の斜視
図
図
１ 基板 ２ 光導波路 ３ ドメイン反転部 ４ クラッディング
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】ドメイン反転部をその一表面に具備する非
線形光学結晶基板上に、該基板よりも高屈折率の光導波
路が前記ドメイン反転部に接して形成されており、該光
導波路をクラッディングするか、基板内に埋め込むかの
少なくともいずれか一方の処理が施され、光導波路の散
乱損失を低減するようにした光導波路素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3209888A JPH0534749A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 光導波路素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3209888A JPH0534749A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 光導波路素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0534749A true JPH0534749A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16580312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3209888A Withdrawn JPH0534749A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 光導波路素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0534749A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57500356A (ja) * | 1980-03-19 | 1982-02-25 |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP3209888A patent/JPH0534749A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57500356A (ja) * | 1980-03-19 | 1982-02-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |