(57)【要約】  結晶軸方位が相互に異なるよう貼り合わされた複数の水晶層１０であって、それぞれが、第１の厚みを有する第１の厚み部１１と、第１の厚みより薄い第２の厚みを有する第２の厚み部１２と、を備える複数の水晶層１０と、複数の水晶層１０の第２の厚み部１２どうしの間の少なくとも一部に配置された、複数の水晶層１０を貼り合せている接着剤層２０と、を備える波長変換素子。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶軸方位が相互に異なるよう貼り合わされた複数の水晶層であって、それぞれが、第１の厚みを有する第１の厚み部と、前記第１の厚みより薄い第２の厚みを有する第２の厚み部と、を備える複数の水晶層と、
前記複数の水晶層の前記第２の厚み部どうしの間の少なくとも一部に配置された、前記複数の水晶層を貼り合せている接着剤層と、
を備える、波長変換素子。
【請求項２】
前記複数の水晶層の前記第１の厚み部どうしの間に前記接着剤層がない、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
前記複数の水晶層のそれぞれが、前記第１の厚み部の両端に、前記第２の厚み部を有する、請求項１又は２に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記複数の水晶層のそれぞれが、前記第１の厚み部と、前記第２の厚み部と、の間に、前記第２の厚みより薄い第３の厚みを有する第３の厚み部をさらに有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項５】
前記接着剤層が、前記第３の厚み部の少なくとも一部上にさらに配置されている、請求項４に記載の波長変換素子。
【請求項６】
前記複数の水晶層のそれぞれにおいて、前記第１の厚み部、前記第２の厚み部及び前記第３の厚み部が、前記第３の厚み部の上面を底面とする溝をなしている、請求項４又は５に記載の波長変換素子。
【請求項７】
前記複数の水晶層のそれぞれにおいて、前記第１の厚み部に、前記第２の厚み部上に接続する溝が設けられている、請求項１又は２に記載の波長変換素子。
【請求項８】
前記複数の水晶層のそれぞれにおいて、前記第１の厚み部に、前記第１の厚み部の両端の前記第２の厚み部上に接続する溝が設けられている、請求項３に記載の波長変換素子。
【請求項９】
前記接着剤層が、前記溝の少なくとも一部にさらに配置されている、請求項７又は８に記載の波長変換素子。
【請求項１０】
前記複数の水晶層のそれぞれにおいて、前記第２の厚み部が前記第１の厚み部の周囲を囲っている、請求項１又は２に記載の波長変換素子。
【請求項１１】
前記複数の水晶層のそれぞれの幅が異なる、請求項１から３のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１２】
前記複数の水晶層のそれぞれの幅が、段階的に狭くなる、請求項１から３のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１３】
前記複数の水晶層のそれぞれの幅が、交互に広狭を繰り返す、請求項１から３のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１４】
前記複数の水晶層のそれぞれにおいて、前記第２の厚み部が端部に位置する、請求項１から１３のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１５】
前記複数の水晶層において、前記第１の厚み部どうしが密着している、請求項１から１４のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１６】
前記複数の水晶層が、前記結晶軸方位が相互に反転するよう貼り合わされている、請求項１から１５のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１７】
前記複数の水晶層の前記第１の厚み部に、波長変換される入射光が入射される、請求項１から１６のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項１８】
それぞれが、第１の厚みを有する第１の厚み部と、前記第１の厚みより薄い第２の厚みを有する第２の厚み部と、を備える複数の水晶層を用意することと、
前記複数の水晶層のそれぞれの前記第２の厚み部の少なくとも一部上に接着剤を配置することと、
前記接着剤によって、結晶軸方位が相互に異なるよう前記複数の水晶層を貼り合わせることと、
を含む、波長変換素子の製造方法。
【請求項１９】
前記複数の水晶層を貼り合わせる際に、前記接着剤が、前記第２の厚み部上の少なくとも一部から、前記第１の厚み部上に広がらない、請求項１８に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項２０】
前記複数の水晶層のそれぞれが、前記第１の厚み部の両端に、前記第２の厚み部を有する、請求項１８又は１９に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項２１】
前記複数の水晶層のそれぞれが、前記第１の厚み部と、前記第２の厚み部と、の間に、前記第２の厚みより薄い第３の厚みを有する第３の厚み部をさらに有する、請求項１８から２０のいずれか１項に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項２２】
前記複数の水晶層を貼り合わせる際に、前記接着剤が、前記第２の厚み部上の少なくとも一部から、前記第３の厚み部の少なくとも一部上に広がる、請求項２１に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項２３】
前記複数の水晶層のそれぞれにおいて、前記第１の厚み部、前記第２の厚み部及び前記第３の厚み部が、前記第３の厚み部の上面を底面とする溝をなしている、請求項２１又は２２に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項２４】
前記複数の水晶層のそれぞれにおいて、前記第１の厚み部に、前記第２の厚み部上に接続する溝が設けられている、請求項１８又は１９に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項２５】
前記複数の水晶層のそれぞれにおいて、前記第１の厚み部に、前記第１の厚み部の両端の前記第２の厚み部上に接続する溝が設けられている、請求項２０に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項２６】
前記複数の水晶層を貼り合わせる際に、前記接着剤が、前記第２の厚み部上の少なくとも一部から、前記溝の少なくとも一部に広がる、請求項２４又は２５に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項２７】
前記複数の水晶層のそれぞれにおいて、前記第２の厚み部が前記第１の厚み部の周囲を囲っている、請求項１８に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項２８】
前記複数の水晶層のそれぞれの幅が異なる、請求項１８から２０のいずれか１項に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項２９】
前記複数の水晶層のそれぞれの幅が、段階的に狭くなる、請求項１８から２０のいずれか１項に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項３０】
前記複数の水晶層のそれぞれの幅が、交互に広狭を繰り返す、請求項１８から２０のいずれか１項に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項３１】
前記複数の水晶層のそれぞれにおいて、前記第２の厚み部が端部に位置する、請求項１８から３０のいずれか１項に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項３２】
前記複数の水晶層において、前記第１の厚み部どうしが密着している、請求項１８から３１のいずれか１項に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項３３】
前記複数の水晶層が、前記結晶軸方位が相互に反転するよう貼り合わされている、請求項１８から３２のいずれか１項に記載の波長変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換素子及び波長変換素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造及び検査、レーザー加工、３Ｄプリンタ、並びにレーシック等の医療方法において、波長２００ｎｍ以下の真空紫外線の光源として、ＡｒＦエキシマレーザー及びＫｒＦエキシマレーザー等が用いられている。しかし、エキシマレーザーは、出力が大きいものの、ガスレーザーであり、エネルギー変換効率が低く、煩雑なガス交換が必要である。また、有毒な腐食性ガスを用いるため、安全性の確保が必要であり、維持コストが高く、小型化も困難である。そのため、ガスを用いない固体レーザーを用いて、エキシマレーザーに相当する短波長のレーザー光を照射することが求められている。【０００３】
これに対し、固体レーザーで長波長の光を発生させ、当該光の波長を短波長に変換する波長変換素子が提案されている。波長変換素子においては、周期的な間隔をおいて水晶に熱と応力を加えて、人工的にツイン（双晶）構造を水晶に形成して、分極反転構造を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。水晶は、熱的、化学的に安定であり、損傷閾値が高く、長波長の光のみならず短波長の紫外線に対しても透明である。したがって、水晶からなる波長変換素子は、耐久性が高く、透過損失が少ないという、光学的に優れた特質を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７９６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、水晶に人工的にツイン構造を形成する際には、水晶に大きな荷重と熱を加える必要があり、従来の方法では、水晶からなる波長変換素子を安定的に製造するのは困難である。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、製造が容易な波長変換素子及び波長変換素子の製造方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る波長変換素子は、結晶軸方位が相互に異なるよう貼り合わされた複数の水晶層であって、それぞれが、第１の厚みを有する第１の厚み部と、第１の厚みより薄い第２の厚みを有する第２の厚み部と、を備える複数の水晶層と、複数の水晶層の第２の厚み部どうしの間の少なくとも一部に配置された、複数の水晶層を貼り合せている接着剤層と、を備える。【０００７】
また、本発明の一側面に係る波長変換素子の製造方法は、それぞれが、第１の厚みを有する第１の厚み部と、第１の厚みより薄い第２の厚みを有する第２の厚み部と、を備える複数の水晶層を用意することと、複数の水晶層のそれぞれの第２の厚み部の少なくとも一部上に接着剤を配置することと、接着剤によって、結晶軸方位が相互に異なるよう複数の水晶層を貼り合わせることと、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、製造が容易な波長変換素子及び波長変換素子の製造方法を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る波長変換素子を示す模式的斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る波長変換素子を示す模式的側面図である。
【図３】第１実施形態に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的斜視図である。
【図４】第１実施形態に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的斜視図である。
【図５】第１実施形態に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的斜視図である。
【図６】第１実施形態に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的斜視図である。
【図７】第１実施形態に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的斜視図である。
【図８】第１実施形態に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的斜視図である。
【図９】第１実施形態に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的斜視図である。
【図１０】第２実施形態に係る波長変換素子を示す模式的斜視図である。
【図１１】第２実施形態に係る波長変換素子を示す模式的上面図である。
【図１２】第２実施形態に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的斜視図である。
【図１３】第２実施形態に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的斜視図である。
【図１４】第２実施形態に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的斜視図である。
【図１５】第２実施形態に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的斜視図である。
【図１６】第２実施形態に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的斜視図である。
【図１７】第２実施形態に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的斜視図である。
【図１８】第２実施形態に係る波長変換素子の製造方法を示す模式的斜視図である。
【図１９】第３実施形態に係る波長変換素子を示す模式的側面図である。
【図２０】第３実施形態に係る波長変換素子を示す模式的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。ただし、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１１】
［第１実施形態］
第１実施形態に係る波長変換素子は、図１に示すように、結晶軸方位が相互に異なるよう貼り合わされた複数の水晶層１０であって、それぞれが、第１の厚みを有する第１の厚み部１１と、第１の厚みより薄い第２の厚みを有する第２の厚み部１２と、を備える複数の水晶層１０と、複数の水晶層１０の第２の厚み部１２どうしの間の少なくとも一部に配置された、複数の水晶層１０を貼り合せている接着剤層２０と、を備える。
【００１２】
複数の水晶層１０のうち最上層の水晶層の第１の厚み部１１の表面に、波長変換される入射光が入射される。入射光が入射されると、複数の水晶層１０内で、波長が入射光の半分の第２高調波が生じる。複数の水晶層１０内の各部分で生じた第２高調波どうしの位相は、複数の水晶層１０において結晶軸方位が周期的に反転していることによって整合又は略整合され、所望の強度を有する第２高調波が複数の水晶層１０から出射する。なお、入射光を最下層の水晶層１０の第１の厚み部１１の底面に入射しても同じである。
【００１３】
複数の水晶層１０のそれぞれは、水晶（ＳｉＯ2）からなる。複数の水晶層１０のそれぞれの上面は例えば矩形であるが、特に限定されない。複数の水晶層１０は、図２に示すように、結晶軸方位が相互に反転するよう貼り合わされている。結晶軸は、極性軸ともいう。ここで、結晶軸方位が相互に反転するとは、好ましくは結晶軸方位が相互に１８０°ずつ反転することであるが、必ずしも結晶軸方位が相互に１８０°ずつ反転する必要はなく、波長変換素子から出射する第２高調波が所望の強度を有する範囲内で反転していればよい。
【００１４】
第１の厚み部１１の第１の厚みは、好ましくは第２高調波どうしの位相が整合する厚さであるが、必ずしも第２高調波どうしの位相が完全に整合する厚さである必要はなく、波長変換素子から出射する第２高調波が所望の強度を有する範囲内の厚さであればよい。また、波長変換素子から出射する第２高調波が所望の強度を有する範囲内において、複数の水晶層１０のそれぞれの水晶層の第１の厚み部１１の第１の厚みは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。さらに、波長変換素子から出射する第２高調波が所望の強度を有する範囲内において、複数の水晶層１０の積層数は任意である。積層数は、偶数であってもよいし、奇数であってもよい。
【００１５】
複数の水晶層１０において、第１の厚み部１１どうしの間に隙間があったり、水晶とは異なる媒質があったりすると、屈折及び拡散等により、一定方向における入射光及び第２高調波の強度が低減する。したがって、少なくとも第２高調波の光路上において、複数の水晶層１０の第１の厚み部１１どうしが密着していてもよい。複数の水晶層１０において、第１の厚み部１１どうしが全て密着していてもよい。第１の厚み部１１どうしを密着させるためには、複数の水晶層１０の第１の厚み部１１どうしの間に接着剤層２０がないことが好ましい。
【００１６】
複数の水晶層１０のそれぞれは、第１の厚み部１１の一端に第２の厚み部１２を有していてもよいし、第１の厚み部１１の両端に、第２の厚み部１２を有していてもよい。また、複数の水晶層１０のそれぞれにおいて、第２の厚み部１２が端部に位置していてもよい。第２の厚み部１２の上面及び下面のいずれかと、第１の厚み部１１の上面又は下面とが、同一面内にあってもよい。あるいは、第２の厚み部１２の上面と、第１の厚み部１１の上面とが、同一面内になく、かつ、第２の厚み部１２の下面と、第１の厚み部１１の下面とが、同一面内になくともよい。
【００１７】
第２の厚み部１２は、第１の厚み部１１よりも薄いため、複数の水晶層１０を貼り合わせた際に、第２の厚み部１２どうしに間隔が生じる。接着剤層２０は、第２の厚み部１２どうしの間の少なくとも一部に位置し、複数の水晶層１０を固定している。接着剤層２０の厚さが、第２の厚み部１２どうしの間隔と同じであれば、第１の厚み部１１どうしが密着する。
【００１８】
複数の水晶層１０のそれぞれは、第１の厚み部１１と、第２の厚み部１２と、の間に、第２の厚みより薄い第３の厚みを有する第３の厚み部１３をさらに有していてもよい。第３の厚み部１３の上面及び下面のいずれかと、第１の厚み部１１の上面又は下面とが、同一面内にあってもよい。あるいは、第３の厚み部１３の上面と、第１の厚み部１１の上面とが、同一面内になく、かつ、第３の厚み部１３の下面と、第１の厚み部１１の下面とが、同一面内になくともよい。
【００１９】
複数の水晶層１０のそれぞれにおいて、第１の厚み部１１、第２の厚み部１２及び第３の厚み部１３が、第３の厚み部１３の上面を底面とする溝をなしていてもよい。また、第１の厚み部１１、第２の厚み部１２及び第３の厚み部１３が、第３の厚み部１３の底面を上面とする溝をなしていてもよい。
【００２０】
第３の厚み部１３は、第１の厚み部１１よりも薄いため、複数の水晶層１０を貼り合わせた際に、第３の厚み部１３どうしに間隔が生じる。接着剤層２０は、複数の水晶層１０のそれぞれの第３の厚み部１３の少なくとも一部上にさらに配置されていてもよい。この場合、接着剤層２０は、第３の厚み部１３どうしの間の少なくとも一部に位置し、複数の水晶層１０を固定していてもよい。
【００２１】
次に、第１実施形態に係る波長変換素子の製造方法について説明する。
【００２２】
図３に示すように、両端に第２の厚み部１２、第２の厚み部１２の内側に第３の厚み部１３、第３の厚み部１３に挟まれた第１の厚み部１１を有する１層目の水晶層１０を用意する。図４に示すように、１層目の水晶層１０の第２の厚み部１２上の一部又は全部に、例えば液状の接着剤２１を塗布する。接着剤２１としては、紫外線（ＵＶ）硬化樹脂及び熱硬化樹脂等が使用可能である。接着剤２１は、無機系接着剤であってもよいし、有機系接着剤であってもよい。無機系接着剤の例としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）と苛性ソーダ（ＮａＯＨ）を混合して得られるケイ酸ナトリウム等のガラスペーストが挙げられる。また、有機系接着剤の例としては、エポキシ樹脂が挙げられる。
【００２３】
図５に示すように、接着剤２１を塗布された１層目の水晶層１０上に、１層目の水晶層１０とは結晶軸方位が異なる２層目の水晶層１０を配置する。２層目の水晶層１０は、１層目の水晶層と、第１の厚み部１１、第２の厚み部１２及び第３の厚み部１３の位置が合うように、配置される。このとき、１層目の水晶層１０の第２の厚み部１２の上面と、２層目の水晶層１０の第２の厚み部１２の下面と、で挟まれた接着剤２１は広がり、１層目の水晶層１０の第３の厚み部１３の上面と、２層目の水晶層１０の第３の厚み部１３の下面と、の間の空間に流れ込む。しかし、当該空間の容積により、接着剤２１が、１層目の水晶層１０の第１の厚み部１１の上面と、２層目の水晶層１０の第１の厚み部１１の下面と、の間に侵入することが妨げられる。そのため、１層目の水晶層１０の第１の厚み部１１の上面と、２層目の水晶層１０の第１の厚み部１１の下面と、が、ほぼ又は完全に密着する。
【００２４】
その後、接着剤２１を硬化させ、１層目の水晶層１０上に、２層目の水晶層１０を固定する。次に、図６に示すように、２層目の水晶層１０の第２の厚み部１２上の一部又は全部に、接着剤２１を塗布し、図７に示すように、３層目以降の水晶層１０を、結晶軸方位が相互に異なるよう、順次貼り合わせる。上述したように、貼り合わせる水晶層１０の総数は、製造される波長変換素子から出射する第２高調波が所望の強度を有する範囲内において任意である。
【００２５】
製造される波長変換素子が自然数をＮとしてＮ層構造である場合、図８に示すように、Ｎ−１層目の水晶層１０の第２の厚み部１２上の一部又は全部に、接着剤２１を塗布する。図９に示すように、接着剤２１を塗布されたＮ−１層目の層の水晶層１０上に、Ｎ−１層目の水晶層１０とは結晶軸方位が異なるＮ層目の水晶層１０を配置し、接着剤２１を硬化して接着剤層２０を形成させる。なお、接着剤２１の硬化は、水晶層１０が１層配置されるごとに行ってもよいし、Ｎ層の水晶層１０を積層したのちに、一括して行ってもよい。その後、積層された水晶層１０の一端又は両端を、切除してもよい。
【００２６】
以上説明した第１実施形態に係る波長変換素子の製造方法によれば、波長変換される入射光の進路上に、接着剤層が形成されない。そのため、波長変換される入射光は、水晶層１０のほぼ又は完全に密着した部分を進むため、入射光及び第２高調波の透過損失が抑制される。また、従来の応力負荷により水晶に人工的にツイン構造を形成させる方法と比較して、第１実施形態に係る波長変換素子の製造方法によれば、結晶軸方位が相互に反転する波長変換素子を容易に製造可能である。
【００２７】
［第２実施形態］
第２実施形態以降では第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
【００２８】
第２実施形態に係る波長変換素子においては、図１０及び図１１に示すように、複数の水晶層１０のそれぞれにおいて、第１の厚み部１１に、第１の厚み部１１の両端の第２の厚み部１２上に接続する溝３０が設けられている。例えば、溝３０の底面と、第２の厚み部１２の上面とは、同一平面上にある。溝３０がない部分において、第２の厚み部１２の上面と、第１の厚み部１１の上面と、の間に段が形成される。複数の水晶層１０を貼り合わせる接着剤層２０は、溝３０の少なくとも一部にさらに配置されていてもよい。最上層の水晶層１０の第１の厚み部１１の表面であって、下方に溝３０がない部分に、波長変換される入射光が入射される。第２実施形態に係る波長変換素子のその他の構成要素は、第１実施形態と同様である。
【００２９】
次に、第２実施形態に係る波長変換素子の製造方法について説明する。
【００３０】
図１２に示すように、両端に第２の厚み部１２、第２の厚み部１２の内側に第１の厚み部１１を有し、第１の厚み部１１に、第１の厚み部１１の両端の第２の厚み部１２上に接続する溝３０が設けられている１層目の水晶層１０を用意する。図１３に示すように、１層目の水晶層１０の第２の厚み部１２上の一部又は全部に、接着剤２１を塗布する。
【００３１】
図１４に示すように、接着剤２１を塗布された１層目の水晶層１０上に、１層目の水晶層１０とは結晶軸方位が異なる２層目の水晶層１０を配置する。このとき、１層目の水晶層１０の第２の厚み部１２の上面と、２層目の水晶層１０の第２の厚み部１２の下面と、で挟まれた接着剤２１は広がり、１層目の水晶層１０の第１の厚み部１１に設けられた溝３０に流れ込む。しかし、溝３０の容積により、接着剤２１が、１層目の水晶層１０の第１の厚み部１１の溝３０が設けられていない部分の上面と、２層目の水晶層１０の第１の厚み部１１の下面と、の間に侵入することが妨げられる。そのため、１層目の水晶層１０の第１の厚み部１１の溝３０が設けられていない部分の上面と、２層目の水晶層１０の第１の厚み部１１の下面と、は、ほぼ又は完全に密着する。
【００３２】
その後、接着剤２１を硬化させて接着剤層２０を形成し、１層目の水晶層１０上に、２層目の水晶層１０を固定する。次に、図１５に示すように、２層目の水晶層１０の第２の厚み部１２上の一部又は全部に、接着剤２１を塗布し、図１６に示すように、３層目以降の水晶層１０を、結晶軸方位が相互に異なるよう、順次貼り合わせる。
【００３３】
製造される波長変換素子が自然数をＮとしてＮ層構造である場合、図１７に示すように、Ｎ−１層目の水晶層１０の第２の厚み部１２上の一部又は全部に、接着剤２１を塗布する。図１８に示すように、接着剤２１を塗布されたＮ−１層目の層の水晶層１０上に、Ｎ−１層目の水晶層１０とは結晶軸方位が異なるＮ層目の水晶層１０を配置し、接着剤２１を硬化して接着剤層２０を形成させる。なお、接着剤２１の硬化は、水晶層１０が１層配置されるごとに行ってもよいし、Ｎ層の水晶層１０を積層したのちに、一括して行ってもよい。その後、積層された水晶層１０の一端又は両端を、切除してもよい。
【００３４】
［第３実施形態］
第３実施形態に係る波長変換素子においては、図１９及び図２０に示すように、複数の水晶層１０のそれぞれの幅が異なる。また、第３実施形態に係る波長変換素子においては、複数の水晶層１０のそれぞれは、第２の厚み部１２を一端又は両端に有する。図１９に示す例においては、複数の水晶層１０のそれぞれの幅が、段階的に狭くなる。なお、図１９では、出射側の水晶層１０の幅が最も広く、入射側に向けて段階的に狭くなる例を示しているが、入射側の水晶層１０の幅が最も広く、出射側に向けて段階的に狭くなってもよい。図２０に示す例においては、複数の水晶層１０のそれぞれの幅が、交互に広狭を繰り返す。
【００３５】
第３実施形態に係る波長変換素子を製造する際には、水晶層１０の第２の厚み部１２上に接着剤を塗布し、上層の水晶層１０を貼り合わせていく。この際、下層の水晶層１０の第２の厚み部１２の上面と、上層の水晶層１０の第２の厚み部１２の下面と、で挟まれた接着剤２１は広がり、水晶層１０の側面へ流れ出る。また、第２の厚み部１２の上面と、第１の厚み部１１の上面と、の間に形成される段により、接着剤が、下層の水晶層１０の第１の厚み部１１の上面と、上層の水晶層１０の第１の厚み部１１の下面と、の間に侵入することが妨げられる。そのため、１層目の水晶層１０の第１の厚み部１１の上面と、２層目の水晶層１０の第１の厚み部１１の下面と、が、ほぼ又は完全に密着する。なお、製造後、複数の水晶層１０の幅が同じになるよう、端部を切除してもよい。
【００３６】
以上のとおり、本発明の各実施形態に係る波長変換素子は、上述したいずれか１つ又は複数の組み合わせによる以下の例による構成及び作用効果を有する。
【００３７】
本実施形態に係る波長変換素子は、結晶軸方位が相互に異なるよう貼り合わされた複数の水晶層１０であって、それぞれが、第１の厚みを有する第１の厚み部１１と、第１の厚みより薄い第２の厚みを有する第２の厚み部１２と、を備える複数の水晶層１０と、複数の水晶層１０の第２の厚み部１２どうしの間の少なくとも一部に配置された、複数の水晶層１０を貼り合せている接着剤層２０と、を備える。
【００３８】
本実施形態に係る波長変換素子は、水晶に応力を加えることなく製造可能であるため、製造が容易である。
【００３９】
上記の波長変換素子において、複数の水晶層１０の第１の厚み部１１どうしの間に接着剤層２０がなくともよい。
【００４０】
これによれば、入射光及び第２高調波の透過損失を抑制することが可能である。
【００４１】
上記の波長変換素子において、複数の水晶層１０のそれぞれが、第１の厚み部１１の両端に、第２の厚み部１２を有していてもよい。
【００４２】
これによれば、接着剤層２０による複数の水晶層１０の固定力を向上することが可能である。
【００４３】
上記の波長変換素子において、複数の水晶層１０のそれぞれが、第１の厚み部１１と、第２の厚み部１２と、の間に、第２の厚みより薄い第３の厚みを有する第３の厚み部１３をさらに有していてもよい。また、接着剤層２０が、第３の厚み部１３の少なくとも一部上にさらに配置されていてもよい。さらに、複数の水晶層１０のそれぞれにおいて、第１の厚み部１１、第２の厚み部１２及び第３の厚み部１３が、第３の厚み部１３の上面を底面とする溝をなしていてもよい。
【００４４】
これによれば、波長変換素子を製造する際に、第３の厚み部１３により生じる段によって、接着剤２１が第１の厚み部１１上に広がることを抑制可能である。
【００４５】
上記の波長変換素子において、複数の水晶層１０のそれぞれにおいて、第１の厚み部１１に、第２の厚み部１２上に接続する溝３０が設けられていてもよい。あるいは、複数の水晶層１０のそれぞれにおいて、第１の厚み部１１に、第１の厚み部１１の両端の第２の厚み部１２上に接続する溝３０が設けられていてもよい。これらの場合、接着剤層２０が、溝３０の少なくとも一部にさらに配置されていてもよい。またあるいは、複数の水晶層１０のそれぞれにおいて、第２の厚み部１２が第１の厚み部１１の周囲を囲っていてもよい。
【００４６】
これによれば、波長変換素子を製造する際に、溝３０あるいは第２の厚み部１２により生じる段によって、接着剤２１が第１の厚み部１１上に広がることを抑制可能である。
【００４７】
上記の波長変換素子において、複数の水晶層１０のそれぞれの幅が異なっていてもよい。この場合、複数の水晶層１０のそれぞれの幅が、段階的に狭くなっていてもよいし、複数の水晶層１０のそれぞれの幅が、交互に広狭を繰り返していてもよい。また、複数の水晶層１０のそれぞれにおいて、第２の厚み部１２が端部に位置していてもよい。
【００４８】
これによれば、波長変換素子を製造する際に、接着剤２１が第２の厚み部１２の外側に広がり、第１の厚み部１１上に広がることを抑制可能である。
【００４９】
上記の波長変換素子において、複数の水晶層１０において、第１の厚み部１１どうしが密着していてもよい。
【００５０】
これによれば、入射光及び第２高調波の透過損失を抑制することが可能である。
【００５１】
上記の波長変換素子において、複数の水晶層１０が、結晶軸方位が相互に反転するよう貼り合わされていてもよい。
【００５２】
これによれば、第２高調波の強度を確保することが可能である。
【００５３】
上記の波長変換素子において、複数の水晶層の第１の厚み部に、波長変換される入射光が入射されてもよい。
【００５４】
これによれば、入射光及び第２高調波の透過損失を抑制することが可能である。
【００５５】
また、以上のとおり、本発明の各実施形態に係る波長変換素子の製造方法は、上述したいずれか１つ又は複数の組み合わせによる以下の例による構成及び作用効果を有する。
【００５６】
本実施形態に係る波長変換素子の製造方法は、それぞれが、第１の厚みを有する第１の厚み部１１と、第１の厚みより薄い第２の厚みを有する第２の厚み部１２と、を備える複数の水晶層１０を用意することと、複数の水晶層１０のそれぞれの第２の厚み部１２の少なくとも一部上に接着剤２１を配置することと、接着剤２１によって、結晶軸方位が相互に異なるよう複数の水晶層１０を貼り合わせることと、を含む。
【００５７】
これによれば、水晶に応力を加えることなく波長変換素子を製造可能である。
【００５８】
上記の波長変換素子の製造方法において、複数の水晶層１０を貼り合わせる際に、接着剤２１が、第２の厚み部１２上の少なくとも一部から、第１の厚み部１１上に広がらなくともよい。
【００５９】
これによれば、製造された波長変換素子において、入射光及び第２高調波の透過損失を抑制することが可能である。
【００６０】
上記の波長変換素子の製造方法において、複数の水晶層１０のそれぞれが、第１の厚み部１１の両端に、第２の厚み部１２を有していてもよい。
【００６１】
これによれば、接着剤２１による複数の水晶層１０の固定力を向上することが可能である。
【００６２】
上記の波長変換素子の製造方法において、複数の水晶層１０のそれぞれが、第１の厚み部１１と、第２の厚み部１２と、の間に、第２の厚みより薄い第３の厚みを有する第３の厚み部１３をさらに有していてもよい。また、複数の水晶層１０を貼り合わせる際に、接着剤２１が、第２の厚み部１２上の少なくとも一部から、第３の厚み部１３の少なくとも一部上に広がってもよい。複数の水晶層１０のそれぞれにおいて、第１の厚み部１１、第２の厚み部１２及び第３の厚み部１３が、第３の厚み部１３の上面を底面とする溝をなしていてもよい。
【００６３】
これによれば、第３の厚み部１３により生じる段によって、接着剤２１が第１の厚み部１１上に広がることを抑制可能である。
【００６４】
上記の波長変換素子の製造方法において、複数の水晶層１０のそれぞれにおいて、第１の厚み部１１に、第２の厚み部１２上に接続する溝３０が設けられていてもよい。あるいは、複数の水晶層１０のそれぞれにおいて、第１の厚み部１１に、第１の厚み部１１の両端の第２の厚み部１２上に接続する溝３０が設けられていてもよい。これらの場合、複数の水晶層１０を貼り合わせる際に、接着剤２１が、第２の厚み部１２上の少なくとも一部から、溝３０の少なくとも一部に広がってもよい。またあるいは、複数の水晶層１０のそれぞれにおいて、第２の厚み部１２が第１の厚み部１１の周囲を囲っていてもよい。
【００６５】
これによれば、溝３０あるいは第２の厚み部１２により生じる段によって、接着剤２１が第１の厚み部１１上に広がることを抑制可能である。
【００６６】
上記の波長変換素子の製造方法において、複数の水晶層１０のそれぞれの幅が異なっていてもよい。この場合、複数の水晶層１０のそれぞれの幅が、段階的に狭くなってもよいし、複数の水晶層１０のそれぞれの幅が、交互に広狭を繰り返してもよい。また、複数の水晶層１０のそれぞれにおいて、第２の厚み部１２が端部に位置してもよい。
【００６７】
これによれば、接着剤２１が第２の厚み部１２の外側に広がり、第１の厚み部１１上に広がることを抑制可能である。
【００６８】
上記の波長変換素子の製造方法において、複数の水晶層１０において、第１の厚み部１１どうしが密着していてもよい。
【００６９】
これによれば、製造された波長変換素子において、入射光及び第２高調波の透過損失を抑制することが可能である。
【００７０】
上記の波長変換素子の製造方法において、複数の水晶層１０が、結晶軸方位が相互に反転するよう貼り合わされていてもよい。
【００７１】
これによれば、製造された波長変換素子において、第２高調波の強度を確保することが可能である。
【００７２】
なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。すなわち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７３】
１０・・・水晶層、１１・・・第１の厚み部、１２・・・第２の厚み部、１３・・・第３の厚み部、２０・・・接着剤層、２１・・・接着剤、３０・・・溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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