光波导基板的制造方法技术

通过在单畴化的铁电体单晶基板的一个主面上所设置的梳形电极和另一个主面上所设的均匀电极之间施加电压，从而形成周期极化反转构造（９），去除梳形电极。接着在基板（１８）上形成光波导（２０）。使光波导（２０）的光强度中心（Ｐ１）离开梳形电极的前端位置（Ｐ０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造可用于高次谐波元件等的光波导基板的方法。
技术介绍
通过周期性地形成使铁电体的极化强制性反转的极化反转构造，可实现利变换元件等。特別是，只要能使非线性光学的非线性极化周期性反转，就能够 制造高效率的波长变换元件。如果使用它来变换固体激光等的光，则能够构成 可应用于印刷、光信息处理、光应用计测控制等的领域的小型轻量的短波长光 源。作为在铁电体非线性光学材料上形成周期状的极化反转构造的方法，已知 所谓的电压施加法。该方法在铁电体单晶基板的一个主面上形成梳形电极，在 另一个主面上形成均匀电极，在两者之间施加脉冲电压。这种方法记载于日本特开平8-220578、日本特开2005-70195、日本特开2005-70194。为了从铌酸锂单晶等的非线性光学材料产生二次谐波，需要在单晶上形成 周期状的极化反转。并且，在铁电体单晶基板上形成周期极化反转构造后，通 过机械加工或激光加工在基板表面上形成脊形、条形光波导。此时，通过使周 期极化反转构造位于脊形光波导的内部，将入射到光波导的基本波调制成高次 谐波。基本波入射，则光损失非常大，高次谐波输出变得极低。这是在将周期极化反 转构造作为平面光波导使用的场合未曾发现的现象，超出了预测。
技术实现思路
本专利技术的课题是在形成具有周期极化反转构造所形成的脊形光波导的光波导基板时，降低条形光波导中的光损失，使高次谐波发生效率提高。本专利技术是形成光波导基板的方法，该光波导基板具有周期极化反转构造所形成的条形光波导，该方法的特征在于，具有通过在单畴化的铁电体单晶基板的 一个主面上所设置的梳形电极上施加 电压，从而形成周期极化反转构造的电压施加工序；去除梳形电极的电极去除工序；以及，在铁电体单晶基板上形成光波导的光波导形成工序，使光波导的光强度中心Pl的向一个主面的投影位置P2离开梳形电极的 前端的向一个主面的投影位置P0。本专利技术者追究了在条形光波导内形成了周期极化反转构造的场合，光波导 中的损失增大、高次谐波发生率显著降低的原因。其结果，查清了在形成周期 极化反转的工序中，在施加电压时，在铁电体单晶的表面区域发生了损伤。关 于这种损伤和对发生该高次谐波的影响，没有发现记载过的文献。若更加具体地研究，则梳形电极的前端边缘部分电场集中，极化反转部分 从前端部分朝向顶端延伸。在梳形电极的前端部和其周边，晶体上发生了较大 的损伤或晶体缺陷。其结果认为，在极化效率高的这部分形成条形光波导时， 在光波导中传播的光受到了损伤的影响本专利技术者基于这种发现，通过例如如图6、图7所示，使光波导20、 30 的光强度中心P1离开平面观察时梳形电极的前端位置PO,从而发现可显著降 低光波导20、 30中的光损失，使高次谐波发生率增大，由此达到本专利技术。根据本专利技术的观点，优选投影到基板的一个主面18a上的时的光波导的光 强度中心Pl的投影位置P2、和梳形电极的前端的投影位置PO的间隔为5 u m 以上，更优选为7jum以上，进一步优选为lOium以上。另一方面，若投影到基板的一个主面18a上的时的光波导的光强度中心 P1的投影位置P2、和梳形电极的前端的投影位置PO的间隔变得过大，则极 化反转的程度变小，因此高次谐波发生效率降低。因而，根据提高高次谐波发 生效率的观点，优选P2和PO的间隔m为30 y m以下，更优选为25 |i m以下， 进一步优选为20 ju m以下。在本专利技术中，条形光波导的光强度中心P1由从端面观察到的图像决定。 即、在光波导的出射面端侧照射灯光，用CCD摄影机观察波导端面的图像。 将激光(相位匹配波长的激光、例如980nm)入射到波导的相反側的端面，在出射侧的端面用CCD摄像机同时观察波导的图案和端面图像，通过图像分析 (使用光强分布测定软件)检测出强度中心位置。P0是将梳形电极的前端边 缘向主面8a、 18a、和向主面法线L方向投影时的投影位置。P2是将P1向主 面8a、 18a、和向主面8a、 18a的法线L方向投影时的投影位置。条形光波导在作为例如图6中例示的那种形态的脊形光波导20的场合， 脊形光波导的光强度中心P1与几何学的中心一致。另外，条形光波导在作为 例如图7中例示的那种由内扩散而产生的光波导30的场合，光波导的形态不 明确，因此不能指定光波导的几何学的中心。附图说明图1是模式地表示通过电压施加法在铁电体单晶基板8中形成周期极化反 转构造的状态的立体图。图2 (b)是表示从图2 (a)的铁电体单晶基板去除了电极的状态的剖视图。 图3是表示对支撑基体12粘接基板8的状态的剖视图。 图4是表示对图3的基板8进行加工而形成了薄层的铁电体单晶基板18的状态的剖#见图。图5是表示形成了脊形光波导14的现有例的元件的剖视图。 图6是表示形成了脊形光波导20的本专利技术例的元件的剖视图。 图7是表示形成了扩散型光波导30的本专利技术例的元件的剖视图。 图8是表示P0和P2的间隔m与高次谐波输出的关系的图表。具体实施例方式以下，参照适当附图对本专利技术进行更为详细的说明。首先，通过电压施加法，在铁电体单晶基板上形成周期极化反转构造。例如，如图l所示，将由铁电体单晶构成的斜切基板作为基板8来使用。铁电体单晶的极化方向A相对于一个主面8a以及另一个主面8b倾斜规定角度、例如5°，因此该基板8称为斜切基板。在基板8的一个主面8a上形成梳形电极3以及相对电极1,在另一个主面8b上形成均匀电极9。梳形电极3由周期性排列的多个细长的电极片3a和连接多个电极片3a的根部的细长的供电部2构成。相对电极l由细长的电极片构成，相对电极l以与电极片3a的前端相对的方式设置。最初，使基板8整体沿方向A极化。并且在梳形电极3和相对电极1之 间施加VI的电压，在^f危形电极3和均匀电极9之间施加V2的电压。这样， 如图2 (a)所示，极化反转部9 ,人各电极片3a的前端3b与方向B平4亍地逐 渐进展。极化反转方向B与非极化反转方向A正相反。还有，在与电极部不 对应的位置、即邻接的极化反转部之间残留有未极化反转的非极化反转部。这这里，在梳形电极3a的正下方以及前端边缘3b的周边，发现在基板8的 一个主面8a侧的表面区域生成有损伤层10。为了在条形光波导内形成周期极化反转构造，接着去除梳形电极3，做成 图2 ( B )所示的状态。这里P0是将梳形电极3的电极片3a的前端3b投影到 主面8a上的投影位置。梳形电极的前端的投影位置P0由预先做成的校准标记M测定。这种校准 标记可由通常的光刻法得到的金属图案形成。在该时刻，根据本专利技术还可在铁电体单晶基板8上形成条形光波导。但是， 在优选的实施方式中，从基板去除了梳形电极后，将该基板粘接在支撑基体上， 接着，对基板从另一个主面侧进行力。工使其变薄。因此，能够使铁电体单晶基 板变薄，强有力地封入向光波导内部的光，提高对高次谐波的变换效率，并且 即使使基板变薄也能给与所需要的机械强度。在本实施方式中，如图3所示，将铁电体单晶基板8的一个主面8a相对 支撑基板12的表面12a侧进行粘接。并且通过对基板8的另 一个主面8b侧进 行加工而使基板变薄。其结果，如图4所示，基板8被薄层化。18a是基板18的一个主面，18b 是另一个主面。基板18通过粘接层11粘接在支撑基体12的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光波导基板的制造方法，用于形成具有形成有周期极化反转构造的光波导的光波导基板，其特征在于，　具有：　通过在单畴化的铁电体单晶基板的一个主面上所设置的梳形电极上施加电压，从而形成周期极化反转构造的电压施加工序；　去除上述 梳形电极的电极去除工序；以及，　在上述铁电体单晶基板形成上述光波导的光波导形成工序，　使上述光波导的光强度中心Ｐ１的向上述一个主面的投影位置Ｐ２离开上述梳形电极的前端的向上述一个主面的投影位置Ｐ０。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉野隆史，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]