(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム、イットリウム・アルミニウム・ガーネット、イットリウム・バナデート、バナジン酸ガドリニウム、タングステン酸カリウムガドリニウムおよびタングステン酸カリウムイットリウムからなる群より選ばれた光学材料からなる薄層、
この薄層上に装荷されているリッジ部であって、五酸化タンタルからなり、光の伝播方向に対して垂直な横断面で切ってみたときに台形をなしているリッジ部、および
光の伝播方向に対して垂直な横断面で切ってみたときに前記リッジ部の両側に形成されている被覆層であって、五酸化タンタルからなり、前記リッジ部と一体の膜を形成している被覆層
を備えており、前記リッジ部はテープ剥離試験で前記薄層から剥離せず、前記テープ剥離試験は、JIS H8504試験に従い、JIS Z1522規格のテープを前記リッジ部を覆うように３０ｍｍの長さで貼り付けた後に前記テープを垂直方向に引く試験であることを特徴とする、光導波路素子。
【請求項２】
光の伝播方向に対して垂直な横断面で切ってみたときに、前記リッジ部の傾斜面の立ち上がり角度が４５°以上、８０°以下であることを特徴とする、請求項１記載の素子。
【請求項３】
前記薄層の前記リッジ部とは反対側に設けられた支持基板を備えていることを特徴とする、請求項１または２記載の素子。
【請求項４】
前記薄層中に周期分極反転構造が形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の素子。
【請求項５】
少なくとも前記リッジ部上に二酸化珪素膜が形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つの請求項に記載の素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つの請求項に記載の光導波路素子を製造する方法であって、
前記リッジ部および前記被覆層をウェットエッチングで形成することを特徴とする、光導波路素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光導波路素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウム単結晶のような非線形光学結晶は二次の非線形光学定数が高く、これら結晶に周期的な分極反転構造を形成することで、疑似位相整合（Quasi-Phase-Matched ：ＱＰＭ）方式の第二高調波発生（Second-Harmonic-Generation:ＳＨＧ）デバイスを実現できる。また、この周期分極反転構造内に導波路を形成することで、高効率なＳＨＧデバイスが実現でき、光通信用、医学用、光化学用、各種光計測用等の幅広い応用が可能である。
【０００３】
通常、ＳＨＧデバイスには、外部から励起光といわれる基本波光源が必要であり、例えば、緑色のＳＨＧレーザ場合、基本波光源には、８００ｎｍ帯の半導体レーザに、例えばイットリウム・バナデート（ＹＶＯ４）というレーザ結晶を組み合わせて、１０６４ｎｍの波長の光を発振する固体レーザが使用されることがある。レーザ用結晶材料としては、ＹＶＯ４の他にイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）、バナジン酸ガドリニウム（ＧｄＶＯ４）、タングステン酸カリウムガドリニウム（ＫＧＷ）、タングステン酸カリウムイットリウム（ＫＹＷ）などが例示できる。
【０００４】
ＳＨＧレーザーを高効率化するためには、ＳＨＧデバイスのみでなく、レーザー結晶も導波路化すること有用である。
【０００５】
しかし、ＳＨＧ用の結晶やレーザ結晶は難加工性材料であり、光伝播損失の小さな光導波路を加工によって形成することが難しい。例えば機械加工法では材料が欠け易く、伝播損失の原因となる。また、レーザーアブレーション法でも生産性の向上に限界があり、また加工速度を上げると光導波路のコーナーに欠けが生じたり、側壁および加工底面に粗れが生じたりし、この結果として導波路の伝播特性を低下させる。
【０００６】
更に、波長変換素子や光変調素子では、設計上、光導波路の進路を曲げたり、湾曲させたり、分岐させることが必要なことがある。しかし、機械加工やレーザーアブレーションでは、加工用のステージを進行方向に対して横に動かすことが難しい。また、加工用のステージを横に動かしながら進行させたとしても、直進しながら加工した場合と異なり、リッジ溝の横断面形状が歪んでしまうので、伝播損失が大きくなる。
【０００７】
一方、特許文献１によれば、ネオブ酸カリウムからなる薄層上にリフトオフ法によってストライプ状の誘電体を装荷し、装荷型のチャンネル光導波路を形成することを開示している。こうした装荷型光導波路であれば、光導波路の進行方向を湾曲させたり、分岐させたりすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１３１１８２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明者は、特許文献１記載の装荷型光導波路を検討した結果、以下の問題点が残ることを見いだした。すなわち、本発明者は、例えばタンタル酸リチウムの薄層上に五酸化タンタルのリッジ部を装荷することで装荷型のチャンネル光導波路を形成してみた。しかし、装荷されたリッジ部が薄層から剥離し易く、歩留りが低下した。
【００１０】
本発明者がこうした伝播損失増大の原因を検討したところ、装荷されたリッジ部と薄層との密着性が悪いことがわかった。これは、リフトオフによって形成されるリッジ部は蒸着膜からなるため、薄層表面との密着性が悪くなるものと考えられる。この理由であるが、リッジ部は比較的厚く、蒸着には時間がかかるため、レジストパターンへの蒸着時に基板表面が１５０℃程の高温となり、レジスト成分が揮発し、リッジ部と基板との界面やリッジ部の内部に不純物が入るためであると思われる。
【００１１】
更に、特許文献１記載の装荷されたリッジ部は、横断面で見て長方形である。これはレジストパターンは台形形状には形成できないためである。そして、現実にリッジ部を形成してみると、リッジ部の上部コーナーが突出し易く、またリッジ部の側壁面が粗れる傾向があった。この理由であるが、上記のような熱によりレジスト形状が崩れ、長方形の上部コーナーの突出やリッジ側壁面の粗れが発生したものと考えられる。
【００１２】
本発明の課題は、リッジ型光導波路の設計が比較的容易な特定の装荷型光導波路素子において、装荷されたリッジ部の薄層への密着力が高い光導波路素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る光導波路素子は、
ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム、イットリウム・アルミニウム・ガーネット、イットリウム・バナデート、バナジン酸ガドリニウム、タングステン酸カリウムガドリニウムおよびタングステン酸カリウムイットリウムからなる群より選ばれた光学材料からなる薄層、
この薄層上に装荷されているリッジ部であって、五酸化タンタルからなり、光の伝播方向に対して垂直な横断面で切ってみたときに台形をなしているリッジ部、および
光の伝播方向に対して垂直な横断面で切ってみたときに前記リッジ部の両側に形成されている被覆層であって、五酸化タンタルからなり、前記リッジ部と一体の膜を形成している被覆層
を備えており、前記リッジ部はテープ剥離試験で前記薄層から剥離せず、前記テープ剥離試験は、JIS H8504試験に従い、JIS Z1522規格のテープを前記リッジ部を覆うように３０ｍｍの長さで貼り付けた後に前記テープを垂直方向に引き剥がすものである。
好適な実施形態においては、リッジ部および被覆層をウェットエッチングで形成する。
【発明の効果】
【００１４】
エッチング法によれば、リッジ部の形状は、パターニング用マスクの形状を変更することによって、比較的自由に設計することができる。この結果、湾曲や分岐した装荷型光導波路を形成することができる。
【００１５】
そして、薄層上に装荷されるリッジ部の横断面形状は台形であり、下地である薄層に対する密着性の高い形状である。リッジ部が薄層から剥離しないことにより、リッジ部における伝播損失を一層抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る光導波路素子１の横断面図である。
【図２】参考形態に係る光導波路素子１Ａの横断面図である。
【図３】参考形態に係る光導波路素子１Ｂの横断面図である。
【図４】（ａ）は、光導波路素子１の側面図であり、（ｂ）は、光導波路素子１をリッジ部に沿って切ってみた縦断面図であり、（ｃ）は、光導波路素子１Ａ、１Ｂをリッジ部に沿って切ってみた縦断面図である。
【図５】光導波路素子１の光導波路のパターン例を示す平面図である。
【図６】光導波路素子１Ａの光導波路のパターン例を示す平面図である。
【図７】光導波路素子１Ｂの光導波路のパターン例を示す平面図である。
【図８】実施例において作製された光導波路を示す写真である。
【図９】図８の光導波路を解説する斜視図である。
【図１０】リフトオフ法で形成された光導波路を示す写真である。
【図１１】レーザーアブレーション法でニオブ酸リチウム薄層に形成されたリッジ型光導波路を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の光導波路素子で採用する導波路構造は、装荷型と称される光導波路構造である。本発明の光導波路は、下地を構成する特定の光学材料からなる薄層上に、これらの光学材料に近い屈折率を有する五酸化タンタルからなるリッジ部を装荷したものである。この装荷されたリッジ部によって、その直下における光の閉じ込め性を上げ、光を導波させやすくしたものである。
【００１８】
以下、図面を適宜参照しつつ更に説明する。
図１、図４（ａ）、（ｂ）、図５に示す光導波路素子１においては、支持基板２の表面２ａ上に薄層３が形成されており、薄層３上に、五酸化タンタルからなるリッジ部５が形成されている。ここで、図１は、光の進行方向に対して垂直な方向に素子を切ってみた横断面図であり、図２、図３も同様である。
【００１９】
リッジ部５には、平坦な上面５ａ、一対の傾斜面５ｃおよび底面５ｂが形成されている。本例では、リッジ部５の両側に、それぞれ、五酸化タンタルからなる被覆部８が形成されており、各被覆部の外側にそれぞれ段差部９が形成されている。本例では、リッジ部５、被覆部８および段差部９は一体の膜を形成している。そして、リッジ溝６はウェットエッチングによって形成されており、被覆部８はウェットエッチング時のエッチング残りによって形成されている。なお、被覆部８は無くても良いが、被覆部８があると剥離強度が高くなり、より好ましい。
【００２０】
この光導波路素子１を上面から見ると、図５のようになる。すなわち、リッジ部５の両側にリッジ溝６が形成されており、各リッジ溝６の両側に段差部９が形成されている。リッジ溝およびリッジ部はウェットエッチングによって形成されているので、図５に示すように湾曲させたり、あるいは分岐させることが容易である。
【００２１】
図２、図４（ｃ）、図６に示す光導波路素子１Ａにおいては、支持基板２の表面２ａ上に薄層３が形成されており、薄層３上に、五酸化タンタルからなるリッジ部５が形成されている。
【００２２】
リッジ部５には、平坦な上面５ａおよび一対の傾斜面５ｃが形成されている。本例では、リッジ部５の両側に、それぞれ、リッジ溝６が形成されており、五酸化タンタルからなる被覆部は形成されていない。このため、リッジ溝６に薄層３の上面３ａが露出している。各リッジ溝６の外側にそれぞれ段差部９が形成されている。本例では、リッジ部５と段差部９は一体の膜を形成しておらず、リッジ溝６で分離されている。そして、リッジ溝６はウェットエッチングによって形成されており、リッジ溝におけるエッチング残りがないので、被覆部は残留していない。
【００２３】
この光導波路素子１Ａを上面から見ると、図６のようになる。すなわち、リッジ部５の両側にリッジ溝６が形成されており、各リッジ溝６の両側に段差部９が形成されている。リッジ溝には薄層３の上面３ａが露出している。
【００２４】
図３、図４（ｃ）、図７に示す光導波路素子１Ｂにおいては、支持基板２の表面２ａ上に薄層３が形成されており、薄層３上に、五酸化タンタルからなるリッジ部５が形成されている。
【００２５】
リッジ部５には、平坦な上面５ａおよび傾斜面５ｃが形成されている。本例では、リッジ部５の両側には五酸化タンタル膜がなく、五酸化タンタル膜はウェットエッチングで除去されている。このため、リッジ部５の両側に薄層３の上面３ａが露出している。
【００２６】
この光導波路素子１Ｂを上面から見ると、図７のようになる。すなわち、リッジ部５の両側には、薄層３の上面３ａが露出している。
【００２７】
本発明においては、リッジ部はテープ剥離試験で薄層から剥離しない。これは、実施例に記載のテープ剥離試験によって剥離が確認されないことを意味する。
【００２８】
以下、本発明の各構成要素について更に述べる。
薄層３は、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム、イットリウム・アルミニウム・ガーネット、イットリウム・バナデート、バナジン酸ガドリニウム、タングステン酸カリウムガドリニウム、タングステン酸カリウムイットリウムからなる群より選ばれた光学材料からなる。
【００２９】
ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウムからなる薄層は、波長変換素子に特に適している。特に、タンタル酸リチウムは透明性が高く、レーザの吸収性が低いことから、レーザ加工を実施すること自体が困難であるため、本発明が特に有用である。
【００３０】
また、薄層の材質として、イットリウム・アルミニウム・ガーネット、イットリウム・バナデート、バナジン酸ガドリニウム、タングステン酸カリウムガドリニウム、タングステン酸カリウムイットリウムを用いると、１０６０ｎｍ帯で発振するレーザ部品を作製することができる。
【００３１】
薄層の厚さＴは、光の閉じ込めによって光変換効率を高める観点からは、１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下が更に好ましい。また、薄層の厚さは、他の光学部品との光結合性を高める観点から、１μｍ以上が好ましく、２μｍ以上が更に好ましい。
【００３２】
主に波長変換素子に使用されるニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウムには、光導波路の耐光損傷性を更に向上させるために、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、スカンジウム（Ｓｃ）及びインジウム（Ｉｎ）からなる群より選ばれる１種以上の金属元素を含有させることができ、マグネシウムが特に好ましい。薄層中には、ドープ成分として、希土類元素を含有させることができる。この希土類元素は、レーザ発振用の添加元素として作用する。この希土類元素としては、特にＮｄ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｐｒが好ましい。
【００３３】
また、主に固体レーザ用に使用するイットリウム・アルミニウム・ガーネット、イットリウム・バナデート、バナジン酸ガドリニウム、タングステン酸カリウムガドリニウム、タングステン酸カリウムイットリウムなどには、通常、ネオジウム（Ｎｄ）やイッテルビウム（Ｙｂ）、エルビウム（Ｅｒ）などの希土類や、クロム（Ｃｒ）やチタン（Ｔｉ）などの金属などが添加されており、所望とするレーザ波長によって、これら添加材料を選択する。
【００３４】
薄層上に装荷されているリッジ部および被覆層は五酸化タンタルからなる。この五酸化タンタル中には、特定の物性を得るための添加物や、不可避的な不純物が含まれていて良い。添加物としては、例えば屈折率を高めるＴｉＯ２を例示できる。
【００３５】
素子を光の伝播方向に対して垂直な横断面で切ってみたとき、リッジ部が台形をなしている。これは、幾何学的な意味で厳密に台形であることは必要ではなく、製造上の誤差を許容する趣旨である。また、幾何学的には、リッジ部５の上面５ａは薄層３の上面３ａに平行であるが、製造上の理由でリッジ部５の上面５ａが薄層３の上面ａに対して傾斜していることは許容される。
【００３６】
本発明の素子を構成するリッジ部は、例えば図８に示すように、横断面形状が台形であり、光の伝播方向に向かって細長く延びている。図８の解説図を図９に示す。
【００３７】
好適な実施形態においては、リッジ部５はウェットエッチングにより形成されている。この場合、図１に示すようなリッジ溝６および被覆部８、図２に示すようなリッジ溝６を、ウェットエッチングによって形成することが好ましい。ウェットエッチングの時間を調整することによって、リッジ溝におけるエッチング残りを制御し、被覆部の有無を選択することができる。
【００３８】
ウェットエッチングに用いるエッチャントは、五酸化タンタルをエッチング可能であれば特に限定されないが、KOH、NaOHなどの水酸化アルカリや、フッ酸が好ましい。
【００３９】
ウェットエッチングの際の温度は、生産性の観点からは、２５℃以上とすることが好ましく、また、表面の粗れを抑制するという観点からは、５０℃以下とすることが好ましい。
【００４０】
ウェットエッチングを行う際には、マスクパターンを利用したフォトリソグラフィー法で行うことが好ましい。こうしたマスクパターンの材質としては、モリブデン、クロム、ニッケル、金、白金の単層膜及び多層膜が好ましい。こうしたマスクパターンを利用すれば、図６、図７に示すような湾曲した導波路や分岐導波路を作製できるし、この際、リッジ溝の横断面形状が歪むようなこともない。
【００４１】
なお、リッジ部を、ドライエッチングにによって形成することも可能である。
ドライエッチングの場合も、ウェットエッチングと同様にして、マスクパターンを形成する。マスクパターンの材質としては、特にチタン・ニッケルが好ましい。マスク材料にチタンを使用する場合はレジストパターン形成後、フッ化物系のエッチングガスによりパターン形成を行ってもよい。このようなマスクパターンを形成後、塩素系あるいはフッ化物系あるいは塩素系・フッ化物系の混合ガスなどにより真空雰囲気でエッチングを行う。
【００４２】
好適な実施形態においては、光の伝播方向に対して垂直な横断面で切ってみたときに、リッジ部５の傾斜面５ｃの立ち上がり角度θ（図１、図２、図３参照）が４５°以上、８０°以下である。この立ち上がり角度θとは、傾斜面５ｃと薄層３の上面３ａとがなす角度である。この立ち上がり角度θを８０°以下とすることによって、リッジ部の薄層への密着性を向上させることができる。この観点からは、立ち上がり角度θは、７０°以下が更に好ましい。また、この立ち上がり角度θを４５°以上とすることによって、光の伝播損失を更に抑制することができる。この観点からは、立ち上がり角度θは、５０°以上が更に好ましい。
【００４３】
リッジ部の上面５ａの幅Ｗは、伝播光閉じ込め性が高く、かつ、他の光部品との光結合性が高いという観点からは、３〜８μｍが好ましい。
【００４４】
また、リッジ溝６の深さＤは、伝播光閉じ込め性が高く、かつ、他の光部品との光結合性が高いという観点からは、１〜３μｍが好ましい。
但し、リッジ部の上面５ａの幅Ｗおよびリッジ溝６の深さＤは、波長により好適範囲が変化し、この限りではない。
【００４５】
好適な実施形態においては、薄層のリッジ部とは反対側に設けられた支持基板を備えている。これによって、薄層およびリッジ部のハンドリング性が良くなる。
【００４６】
支持基板の具体的材質は特に限定されず，ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム、イットリウム・アルミニウム・ガーネット、イットリウム・バナデート、バナジン酸ガドリニウム、タングステン酸カリウムガドリニウム、タングステン酸カリウムイットリウム、石英ガラスなどのガラスや水晶、Siなどを例示することができる。
【００４７】
薄層３は、支持基板２に対して接着層を介して接着されていてもよいが、直接接合されていてもよい。接着層の材質は、無機接着剤であってよく、有機接着剤であってよく、無機接着剤と有機接着剤との組み合わせであってよい。また、薄層の上面、底面には、それぞれクラッド層を設けることもできる。
【００４８】
参考形態においては、光の伝播方向に対して垂直な横断面で切ってみたときに、リッジ部の両側に薄層が露出している。例えば図２、図３はこの実施形態に係るものである。この実施形態においては、リッジ部の横方向への閉じ込めがいっそう強くなる。
【００４９】
本発明においては、光の伝播方向に対して垂直な横断面で切ってみたときに、リッジ部の両側に五酸化タンタルからなる被覆層が形成されている。図１はこの形態に係るものである。
【００５０】
このように、リッジ部の両側に五酸化タンタルからなる被覆層を設けることによって、五酸化タンタルのエッチング溶剤が、薄層基材に直接的に接触することがなくなるため、より低ダメージに素子を形成することが可能である。また、五酸化タンタルの被覆層は保護膜として機能するため、素子の信頼性を向上させることが可能となる。
【００５１】
好適な実施形態においては、薄層中に周期分極反転構造が形成されている。これによって、本素子を伝播する光の波長を変換することができる。
【００５２】
波長変換素子は、好ましくは第二高調波、第三高調波、第四高調波などの高調波発振素子であり、これらには本発明が原理的に適用可能であるが、これに限定されるものではなく、差周波発生、和周波発生用の波長変換素子にも適用可能である。
【００５３】
好適な実施形態においては、薄層部あるいは五酸化タンタルに、周期的なグレーティング構造が形成されている。周期グレーティング構造は、特定の波長に対して、比較的任意な反射率を有する反射器を実現することができ、このようなグレーティング構造を持たせることで、特定波長にレーザの波長を安定化させることが可能である。
【００５４】
好適な実施形態においては、五酸化タンタルの表面に保護膜として二酸化珪素（ＳｉＯ２）膜が形成されている。
【実施例】
【００５５】
（実施例１）
図１、図４（ａ）および図５に記載のような素子１を作製した。
【００５６】
具体的には、ＭｇＯドープニオブ酸リチウムからなる薄層３（厚み２．０μｍ）／ＳｉＯ２からなるクラッド層／接着層／ノンドープニオブ酸リチウムのＹ板からなる厚さ．５ｍｍの支持基板２の積層体を作製した。この薄層３上に、スパッタにてＴａ２Ｏ５膜を厚さ１．５μｍ成膜した。
【００５７】
次いで、薄層３の上面３ａ、および支持基板２の底面上に、それぞれ、厚さ１００ｎｍのモリブデン膜を成膜した。次いで、薄層およびモリブデン膜上に、フォトリソグラフィー法（レジスト塗布・現像）によってレジストパターンを形成した。また支持基板２の底面にはレジストを全面塗布した。次いで、モリブデン膜をウェットエッチングしてレジストを除去し、モリブデン膜からなるパターンを形成した。
【００５８】
次いで、２５℃に温調した５０％ＨＦに積層体を２４０秒間浸漬し、モリブデン膜をマスクとして五酸化タンタルをウェットエッチングした。このエッチングにより、高さ１．４μｍの段差が形成された。０．３５μｍ／分のエッチングレートが得られた。次いで、残ったモリブデン膜をウェットエッチングで除去した。
【００５９】
得られた素子表面を３次元顕微鏡で観察した。図８に観察像を示す。装荷されたリッジ部の上面、側面、エッチングされた五酸化タンタルの底面は、滑らかな面が得られている。導波路の立ち上がり部の角度θは７０°であった。この角度については、エッチング時の温度やエッチング液の濃度を変えることで４５〜８０°まで制御可能である。
【００６０】
この薄層内に、波長９８０ｎｍに対して位相整合する周期的な分極反転構造を形成すると、第二高調波発生素子を得ることができた。リッジ部の幅Ｗを５μｍとしたところ、９８０ｎｍの波長に対して、０．４ｄＢ／ｃｍの伝播損失となった。
【００６１】
更に、以下のようにしてテープ試験を行った。
JIS H8504試験に従い、JIS Z1522規格のテープ（幅15mm、延着力 幅8mmあたり8N）を、リッジ加工部を覆うように30mmの長さで素子に貼り付ける。この際、気泡が入らないように10秒以上テープを押す。次いで、3秒かけてテープを垂直方向に引き剥がす。テープへの膜付着及びリッジ部を目視で観察し、テープへの膜の付着の有無とリッジ部の素子からの剥離の有無を確認した。
この結果、テープへの膜の付着もリッジ部の素子からの剥離も確認されなかった。
【００６２】
（比較例１）
五酸化タンタルからなる装荷部（リッジ部）をリフトオフ方法で製作した例である。
【００６３】
具体的には、ＭｇＯドープニオブ酸リチウムからなる薄層３（厚み２．０μｍ）／ＳｉＯ２からなるクラッド層／接着層/ノンドープニオブ酸リチウムのＹ板からなる厚さ．５ｍｍの支持基板２の積層体を作製した。この薄層３上に、レジスト塗布し、フォトリソグラフィー法（レジスト塗布・現像）によってレジストパターンを形成した。次いで、蒸着にてＴａ２Ｏ５膜を厚さ１．５μｍ成膜した。
【００６４】
次いで、アセトン１０分・純水１０分、超音波・純水フローし、五酸化タンタルのうち装荷部（リッジ部）以外をレジスト膜と共に剥離させた。この結果、リッジ部の薄層からの剥がれが約３０％発生した。更に、続いてテープ剥離試験を行ったところ、残りのリッジ部のうち約２０％について剥がれが発生した。
【００６５】
この理由であるが、リフトオフ法で形成される、装荷されるリッジ部は、蒸着膜であるので、薄層表面との密着性が悪い。その上、装荷のために比較的厚い蒸着膜を形成する必要があるので、レジストパターンへの蒸着時に基板表面が１５０℃程の高温となり、レジスト成分が揮発し、基板界面・膜中に不純物が入る。
【００６６】
その上、装荷されるリッジ部の横断面形状は長方形となり、上部コーナーが突出し、リッジ部の側面は粗れた形状になる傾向がある。図１０に示す写真の矢印は、装荷されたリッジ部を示すものである。この理由として、レジストパターンは台形形状には形成できない。また、熱によりレジスト形状が崩れ、長方形の上部コーナーが突出したり、リッジ側面の粗れが発生したものと思われる。
【００６７】
本発明者は、ベンゼン等でオーバーハング状（上部0.1μm程の開口部が小さくなる形状）にすることも検討したが、蒸着ではレジストの無い導波路部分に垂直にTa2O5原料が飛来するため、形成される装荷部（リッジ部）の横断面は台形形状にはならない。
【００６８】
（比較例２）
ＭｇＯドープニオブ酸リチウムからなる薄層３（厚み３．５μｍ）／ＳｉＯ２からなるクラッド層／接着層/ノンドープニオブ酸リチウムのＹ板からなる厚さ．５ｍｍの支持基板２の積層体を作製した。この薄層３に一対のリッジ溝を形成することによって、薄層内にリッジ型光導波路を形成した。リッジ溝の加工にはエキシマレーザを使用した。
【００６９】
エキシマレーザによる導波路は、リッジ部の側壁部でカケが生じたり、側壁および加工底面が荒れたりするので、導波路の伝播特性を低下させる。図１１に、リッジ部の側壁部に生じた欠けを示す。また、加工に使用するステージは、直進的に稼働するものが大半であるために、直線状の加工形状に限定され、分岐導波路や曲がり導波路の形成は困難となり、適用できる素子は限られる。
【００７０】
（実施例２）
実施例１と同様にして素子を作製した。ただし、薄層３の材質を、ＭｇＯドープタンタル酸リチウム単結晶とした。この結果、実施例１と同様の結果を得た。また、テープ試験の結果、テープへの膜の付着もリッジ部の素子からの剥離も確認されなかった。
【００７１】
（実施例３）
実施例１と同様にして素子を作製した。ただし、薄層３の材料をイットリウム・バナデート結晶とした。光導波路の性能を確認するため、実施例１と同様に、９８０ｎｍの波長で伝播損失を測定した結果、０．５ｄＢ／ｃｍが得られた。また、テープ試験の結果、テープへの膜の付着もリッジ部の素子からの剥離も確認されなかった。
【図１】
0005951589.tif 000002
【図２】
0005951589.tif 000003
【図３】
0005951589.tif 000004
【図４】
0005951589.tif 000005
【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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