(57)【要約】【課題】均一な分極反転構造の形成を可能とする分極反転結晶製造装置及び分極反転結晶製造方法を提供すること。【解決手段】分極反転構造を備える分極反転結晶を製造する分極反転結晶製造装置であって、第１面に第１電極層３１、第１面とは反対側の第２面に第２電極層３２が形成された非線形光学結晶３０が載置される電極ステージ部２３と、第１電極層３１に接触された電極ステージ部２３と第２電極層３２との間に印加する電圧を供給する電圧供給部２４と、電極ステージ部２３及び第１電極層３１を経て非線形光学結晶３０へ伝導させる熱を供給する熱供給部であるヒーターブロック２１と、非線形光学結晶３０の第１面以外の面の少なくとも１面に対向した位置に配置された均熱板４０と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分極反転構造を備える分極反転結晶を製造する分極反転結晶製造装置であって、
第１面に第１電極層、前記第１面とは反対側の第２面に第２電極層が形成された光学結晶が載置される電極ステージ部と、
前記第１電極層に接触された前記電極ステージ部と前記第２電極層との間に印加する電圧を供給する電圧供給部と、
前記電極ステージ部及び前記第１電極層を経て前記光学結晶へ伝導させる熱を供給する熱供給部と、
前記光学結晶の前記第１面以外の面の少なくとも１面に対向した位置に配置された均熱板と、を有することを特徴とする分極反転結晶製造装置。
【請求項２】
前記均熱板が前記電極ステージ部と接続されていることを特徴とする請求項１に記載の分極反転結晶製造装置。
【請求項３】
前記均熱板は絶縁体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の分極反転結晶製造装置。
【請求項４】
前記均熱板は金属よりも熱放射率が高い材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の分極反転結晶製造装置。
【請求項５】
前記均熱板の前記光学結晶と対向する面と反対側の面に対向した位置に配置され、前記均熱板より高い熱反射率を備えた熱反射部をさらに有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の分極反転結晶製造装置。
【請求項６】
前記熱反射部は、前記均熱板の前記光学結晶と対向する面と反対側の面に成膜された、前記均熱板より高い熱反射率を備えた膜であることを特徴とした請求項５に記載の分極反転結晶製造装置。
【請求項７】
前記第２面と対向する前記均熱板と前記熱反射部の少なくとも一方は、前記第２電極層と対向する位置が開口部であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の分極反転結晶製造装置。
【請求項８】
分極反転構造を備える分極反転結晶を製造する分極反転結晶製造方法であって、
第１面に第１電極層、前記第１面とは反対側の第２面に第２電極層をそれぞれ形成された光学結晶を準備する工程と、
電極ステージ部に前記第１電極層を接触させて、前記電極ステージ部に前記光学結晶を載置する工程と、
前記電極ステージ部及び前記第１電極層を介して前記光学結晶へ熱を供給する工程と、
前記光学結晶の前記第１面以外の面の少なくとも１面に対向して配置された均熱板が前記光学結晶に対して熱を放射する工程と、
前記電極ステージ部と前記第２電極層との間に電圧を印加する工程と、を含むことを特徴とする分極反転結晶製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分極反転構造を備える分極反転結晶を製造するための分極反転結晶製造装置及び分極反転結晶製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザー光源として、波長変換素子による波長変換を経たレーザー光を射出させるものが知られている。波長変換素子は、基本波光を波長変換させ、高調波光を射出させる。波長変換素子には、強い非線形光学効果を持つ強誘電体結晶、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）等が利用されている。特に、分極方向を周期的に反転させることにより擬似的に位相整合条件を満たすように形成された分極反転結晶は、大きい非線形光学定数を利用できるため、高い波長変換効率を得ることができる。分極反転結晶は、適宜周期を変化させて分極反転構造を形成することにより、広い波長範囲のレーザー光に対して高調波の発生を可能にできるという利点もある。分極反転結晶の製造には、例えば、非線形光学結晶の表面に電極層を形成し、電圧を印加する手法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１５７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電圧の印加による分極反転結晶の製造においては、分極方向の反転を生じ易くするために、一般に、室温よりも非線形光学結晶を高温にして電圧を印加させる。この場合、非線形光学結晶が大型になるほど、非線形光学結晶の温度が不均一になり易くなる。特に、真空中で電圧を印加する場合、空気の対流による熱伝達がなされないために、非線形光学結晶に温度差が生じ易くなる。非線形光学結晶の温度が不均一であると、分極方向を反転させる進度に差が生じ、均一な分極反転構造を得ることが困難になる。高い波長変換効率を得るためには、分極反転構造を均一に形成可能であることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一つを解決するように、以下の適用例または形態として実現され得る。
【０００６】
［適用例１］本適用例に記載の分極反転結晶製造装置は、分極反転構造を備える分極反転結晶を製造する分極反転結晶製造装置であって、第１面に第１電極層、前記第１面とは反対側の第２面に第２電極層が形成された光学結晶が載置される電極ステージ部と、前記第１電極層に接触された前記電極ステージ部と前記第２電極層との間に印加する電圧を供給する電圧供給部と、前記電極ステージ部及び前記第１電極層を経て前記光学結晶へ伝導させる熱を供給する熱供給部と、前記光学結晶の前記第１面以外の面の少なくとも１面に対向した位置に配置された均熱板と、を有することを特徴とする。
【０００７】
光学結晶と電極ステージ部とで熱膨張係数が異なる場合、熱による変形の態様にも差が生じることとなる。第１電極層と電極ステージ部とを平坦面同士の接触とする場合、光学結晶と電極ステージ部とがそれぞれの材料の熱膨張係数に応じて変形したときに、広範囲における接触を維持することが困難となる。光学結晶の第１面以外の面の少なくとも１面に対向した位置に均熱板を配置することにより、均熱板からの熱も光学結晶に伝えることが可能になるため、光学結晶の温度を均一にできる。光学結晶の温度を均一にして電圧を印加することにより、均一な分極反転構造の形成が可能となる。
【０００８】
［適用例２］また、上記適用例の好ましい態様としては、前記均熱板が前記電極ステージ部と接続されていることが望ましい。これにより、電極ステージ部を介して熱供給部の熱を均熱板に伝えることができる。
【０００９】
［適用例３］また、上記適用例の好ましい態様としては、前記均熱板は絶縁体であることが望ましい。これにより、電圧印加時の均熱板への放電を抑制し、光学結晶に電圧を印加することが可能となる。
【００１０】
［適用例４］また、上記適用例の好ましい態様としては、前記均熱板は金属よりも熱放射率が高い材料であることが望ましい。これにより、熱膨張による光学結晶の変形に影響されず光学結晶に熱を供給することが可能となる。
【００１１】
［適用例５］また、上記適用例の好ましい態様としては、前記均熱板の前記光学結晶と対向する面と反対側の面に対向した位置に配置され、前記均熱板より高い熱反射率を備えた熱反射部をさらに有することが望ましい。これにより、均熱板の光学結晶と対向する面と反対側の面から放射されてしまう熱を反射させることができ、光学結晶の温度をより効率的に均一にすることが可能となる。
【００１２】
［適用例６］また、上記適用例の好ましい態様としては、前記熱反射部は、前記均熱板の前記光学結晶と対向する面と反対側の面に成膜された、前記均熱板より高い熱反射率を備えた膜であることが望ましい。これにより、均熱板と熱反射部を一体にすることができ、省スペースで光学結晶の温度を効率的に均一にすることが可能となる。
【００１３】
［適用例７］また、上記適用例の好ましい態様としては、前記第２面と対向する前記均熱板と前記熱反射部の少なくとも一方は前記第２電極層と対向する位置が開口部であることが望ましい。これにより、分極反転の進行を観察することができるため、より均一な分極反転結晶を製造することができる。
【００１４】
［適用例８］さらに、本適用例に記載の分極反転結晶製造方法は、分極反転構造を備える分極反転結晶を製造する分極反転結晶製造方法であって、第１面に第１電極層、前記第１面とは反対側の第２面に第２電極層をそれぞれ形成された光学結晶を準備する工程と、電極ステージ部に前記第１電極層を接触させて、前記電極ステージ部に前記光学結晶を載置する工程と、前記電極ステージ部及び前記第１電極層を介して前記光学結晶へ熱を供給する工程と、前記光学結晶の前記第１面以外の面の少なくとも１面に対向して配置された均熱板が前記光学結晶に対して熱を放射する工程と、前記電極ステージ部と前記第２電極層との間に電圧を印加する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
均熱板を備えることで、光学結晶と電極ステージ部との熱膨張による影響を少なくさせ、光学結晶の温度を均一に出来る。光学結晶の温度を均一にして電圧を印加することにより、均一な分極反転構造の形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】分極反転結晶の構成の模式図である。
【図２】実施例１に係る分極反転結晶製造装置の概略模式図である。
【図３】ＬｉＮｂＯ3、Ｃｕ、Ａｌの熱膨張係数を比較する図である。
【図４】実施例２に係る分極反転結晶製造装置の概略模式図である。
【図５】実施例３に係る分極反転結晶製造装置の概略模式図である。
【図６】分極反転結晶を製造する手順を説明するフローチャートである。
【図７】光検出部で検出される非線形光学結晶の像の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例に係る分極反転結晶製造装置により製造された分極反転結晶１０の構成の模式図である。分極反転結晶１０は、波長変換素子、例えば、第二高調波発生（Second-Harmonic Generation：ＳＨＧ）素子として機能する。分極反転結晶１０は、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）の分極反転結晶（Periodically Poled Lithium Niobate：ＰＰＬＮ）である。
【００１９】
分極反転結晶１０は、自発分極層１１と分極反転層１２とを周期的に並列させた分極反転構造を備える。分極反転構造は、コヒーレント長ｌCごとに非線形光学定数ｄの符号を反転させて構成されている。自発分極層１１は、非線形光学結晶の自発分極が残された部分である。分極反転層１２は、非線形光学結晶の自発分極を反転させた部分である。分極反転結晶１０は、入射した基本波光を波長変換することにより高調波光を射出させる機能を備える。
【００２０】
図２は、非線形光学結晶３０が載置された分極反転結晶製造装置の概略模式図である。分極反転結晶製造装置は、ヒーターブロック２１、絶縁層２２、電極ステージ部２３、電圧供給部２４、均熱板４０を備える。ヒーターブロック２１は、非線形光学結晶３０へ熱を供給する熱供給部として機能する。絶縁層２２は、ヒーターブロック２１と電極ステージ部２３とを電気的に絶縁させる。絶縁層２２は、絶縁性材料を用いて構成されている。
【００２１】
電極ステージ部２３には、予め第１電極層３１及び第２電極層３２が形成された非線形光学結晶３０が載置される。電極ステージ部２３は、第１電極層３１を介して非線形光学結晶３０へ電圧を印加するとともに、ヒーターブロック２１から供給された熱を非線形光学結晶３０へ伝導させる。電極ステージ部２３は、高い導電性、高い熱伝導性を持つ材料、例えば、アルミニウムや銅を用いて構成される。
【００２２】
非線形光学結晶３０は、分極反転結晶１０の材料である光学結晶であって、例えば、ＬｉＮｂＯ3結晶である。第１電極層３１は、非線形光学結晶３０の第１面に形成されている。第２電極層３２は、非線形光学結晶３０のうち第１面とは反対側の第２面に形成されている。非線形光学結晶３０は、第１電極層３１が形成された側を電極ステージ部２３に接触させて、電極ステージ部２３上に載置されている。なお、非線形光学結晶３０は、ＬｉＮｂＯ3結晶に限られず、他の強誘電体結晶、例えば、ＬｉＴａＯ3結晶等を用いても良い。
【００２３】
第１電極層３１は、非線形光学結晶３０のうち、第１面の略全体に形成されている。第２電極層３２は、所望の分極反転構造に応じて、平行帯状にパターニングされている。第２電極層３２は、例えば、フォトリソグラフィー技術により形成される。第１電極層３１及び第２電極層３２は、高い導電性の金属材料、例えば、アルミニウムを用いて構成されている。
【００２４】
均熱板４０は、非線形光学結晶３０のうち、電極ステージ部２３と第１電極層３１を介して接続される面以外を囲う形で配置されている。電極ステージ部２３は均熱板４０と接続されており、ヒーターブロック２１から供給された熱を均熱板４０へ伝導させる。
【００２５】
電圧供給部２４は、第２電極層３２及び電極ステージ部２３との間に印加する電圧を供給する。ヒーターブロック２１、絶縁層２２、電極ステージ部２３は、真空チャンバー２６内に設けられている。真空チャンバー２６は、真空ポンプ２７を作動させることにより内部が減圧され、概ね真空（減圧）状態となる。分極反転結晶製造装置は、真空チャンバー２６内にて、非線形光学結晶３０へ電圧を印加させる。
【００２６】
電圧供給部２４により、電極ステージ部２３と第２電極層３２との間に高電圧パルスを印加すると、第２電極層３２が形成された領域にて分極反転領域が徐々に成長していく。分極反転領域とは、非線形光学結晶３０の自発分極から分極状態が反転した領域である。そして、非線形光学結晶３０の自発分極のままの非反転領域と分極反転領域とが略同じ幅となったとき、電圧の印加を停止させる。このようにして、周期的な分極反転構造を持つ分極反転結晶１０を得られる。
【００２７】
ヒーターブロック２１からの熱の供給により、非線形光学結晶３０を室温よりも高温、例えば、１００度程度にする。非線形光学結晶３０を高温にして電圧を印加することにより、分極方向の反転に必要な抗電界を低減させ、分極反転構造を生じさせ易くすることができる。また、真空中にて電圧を印加させることで、第２電極層３２のパターン間における電気のリークを低減させ、効率的な電圧印加が可能となる。
【００２８】
図３は、ＬｉＮｂＯ3、銅Ｃｕ、アルミニウムＡｌの熱膨張係数を比較する図である。ＬｉＮｂＯ3の熱膨張係数は、およそ１５〜１６（×１０-6／Ｋ）である。Ｃｕの熱膨張係数は、およそ１７（×１０-6／Ｋ）である。Ａｌの熱膨張係数は、およそ２４（×１０-6／Ｋ）である。ヒーターブロック２１からの熱の供給により、非線形光学結晶３０、電極ステージ部２３は、それぞれの材料の熱膨張係数に応じて変形することとなる。なお、非線形光学結晶３０に形成された第１電極層３１は、非線形光学結晶３０に比べて極めて薄いことから、非線形光学結晶３０とともに変形するものとする。
【００２９】
非線形光学結晶３０と電極ステージ部２３とは、互いに熱膨張係数が異なるため、熱による変形の態様にも差が生じることとなる。仮に、第１電極層３１と電極ステージ部２３とを平坦面同士の接触とする場合、非線形光学結晶３０と電極ステージ部２３とがそれぞれの材料の熱膨張係数に応じて変形したときに、広範囲における接触を維持することが困難となる。
【００３０】
非線形光学結晶３０のうち電極ステージ部２３側の面が大きくなるほど、非線形光学結晶３０と電極ステージ部２３との変形の差は生じ易くなる。このため、特に、非線形光学結晶３０が大型になるほど、非線形光学結晶３０の温度が不均一になり易くなる。さらに、真空中で電圧を印加する場合、空気の対流による熱伝達がなされないために、第１電極層３１と電極ステージ部２３との接触部分が減ることにより、非線形光学結晶３０には熱伝達が不十分となる部分が生じることとなる。このことからも、非線形光学結晶３０の温度が不均一になり易くなる。
【００３１】
本実施例では、電極ステージ部２３と接続された均熱板４０で非線形光学結晶３０を囲むことにより、ヒーターブロック２１から電極ステージ部２３を介して供給された熱を均熱板４０から熱放射することで、電極ステージ部２３と非線形光学結晶３０の変形による接触状態が変化しても非線形光学結晶３０の温度を均一にすることが可能となる。従って、非線形光学結晶３０の温度を均一にして電圧を印加することにより、均一な分極反転構造の形成が可能となるという効果を奏する。
【００３２】
また、本実施例では、均熱板４０は絶縁体である。非線形光学結晶３０に電圧を印加するために、第２電極層３２と電圧供給部２４とを接続する必要があるが、均熱板４０が導電体の場合は、第２電極層３２と電圧供給部２４とを接続する接続配線と、均熱板４０との間で放電が発生する可能性があるが、均熱板４０を絶縁体とすることで接続配線との放電を抑制することができ、非線形光学結晶３０に電圧を印加することが可能となる。
【００３３】
また、均熱板４０は金属より熱放射率が高い材料で形成されている。このような材料とすることにより、電極ステージ部２３を介して供給される熱を効率的に非線形光学結晶３０に伝えることができるため、非線形光学結晶３０の温度を効率的に均一にすることが可能となる。熱放射率が高い材料としては、例えば窒化アルミニウム等が挙げられる。
【００３４】
なお、分極反転結晶製造装置は、真空中で非線形光学結晶３０へ電圧を印加するものに限られず、従来知られているいずれの態様により電圧を印加するものとしても良い。また、均熱板４０は非線形光学結晶３０の電極ステージ部２３と第１電極層３１を介して接続される以外の面すべてを囲う必要はなく、少なくとも１面と対向して配置されていればよい。また、均熱板４０は非線形光学結晶３０の第２電極層３２と接触して配置するものとしても良い。
【実施例２】
【００３５】
図４は、本発明の実施例２に係る分極反転結晶製造装置の概略模式図である。本実施例では均熱板４０の非線形光学結晶３０と対向する面と反対側の少なくとも１面に対向して、熱反射部としての熱反射板４１を配置している。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３６】
熱反射板４１は、均熱板４０より熱反射率が高く、均熱板４０から放射され、かつ非線形光学結晶３０と対向する面と反対側の面から放射される熱を反射する。このような構成とすることにより、非線形光学結晶３０に向かわない熱を再度均熱板４０に吸収させることが可能となるため、効率的に非線形光学結晶３０の温度を均一にすることが可能となる。熱反射率が高い材料としては、例えばアルミニウム等の金属が挙げられる。
【００３７】
なお、図４では熱反射板４１を均熱板４０とは別体としたが、均熱板４０の非線形光学結晶３０と対向する面とは反対側の面に熱反射部としての熱反射膜を形成し一体としても良い。このような構成とすることで装置サイズを小さくすることができる。また、熱反射板４１は均熱板４０の複数の面に対向して設けても良い。また、熱反射板４１と均熱板４０に形成される熱反射膜の双方を用いても良い。
【実施例３】
【００３８】
図５は、本発明の実施例３に係る分極反転結晶製造装置の概略模式図である。本実施例では均熱板４２の第２電極層３２と対向する面が開口部であり、実施例１に対して、光源部５０、光検出部５１、制御部５２、第１偏光板５３、及び第２偏光板５４を備えている。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３９】
制御部５２は、第１電極層３１と第２電極層３２との間に印加する電圧を制御する。光源部５０は、非線形光学結晶３０の第１面Ｓ１へ入射させる光を供給する。光源部５０は、第１面Ｓ１の法線に対して斜めの方向へ光を進行させる。光源部５０は、例えばハロゲンランプ等のランプである。この他、光源部５０は、光を射出させるものであれば良く、発光ダイオードや半導体レーザー等であっても良い。
【００４０】
第１偏光板５３及び第２偏光板５４は、非線形光学結晶３０の第１面Ｓ１に対向する位置に、互いに並列させて配置されている。第１偏光板５３は、光源部５０及び第１面Ｓ１の間の光路中に設けられている。第１偏光板５３は、第１の偏光方向の第１偏光、例えばｓ偏光を透過させる。第１の偏光方向は、例えば、紙面手前及び奥行き方向である。第２偏光板５４は、第１面Ｓ１で反射した光が入射する位置に設けられている。第２偏光板５４は、第２の偏光方向の第２偏光、例えばｐ偏光を透過させる。第２の偏光方向は、第１の偏光方向に垂直な方向であって、例えば、紙面の左右方向である。光検出部５１は、第２偏光板５４を透過した光が入射する位置に設けられている。光検出部５１は、光を検出する受光素子、例えばＣＣＤやＣＭＯＳを備える。
【００４１】
光源部５０から射出した光のうち第１偏光は、第１偏光板５３を透過し、非線形光学結晶３０の第１面Ｓ１へ入射する。非線形光学結晶３０のうち、分極反転領域で反射した第１偏光は、位相が変化することにより、偏光状態が変化する。分極反転領域とは、非線形光学結晶３０の自発分極から分極状態が反転した領域である。第１面Ｓ１へ入射した光のうち、分極反転領域での反射により第１偏光から第２偏光へ変換された成分は、第２偏光板５４を透過する。光検出部５１は、第２偏光板５４を透過した光を検出する。第１面Ｓ１の法線に対して斜めの方向からの光を第１面Ｓ１で反射させるため、第１偏光板５３から第１面Ｓ１へ入射する光の進行方向と、第１面Ｓ１から第２偏光板５４へ入射する光の進行方向とは、互いに非平行である。
【００４２】
図６は、分極反転結晶１０を製造する手順を説明するフローチャートである。予め第１電極層３１及び第２電極層３２が形成された非線形光学結晶３０が準備され、非線形光学結晶３０は分極反転結晶製造装置に載置される。ステップＳ１１では、第１電極層３１と第２電極層３２との間への電圧印加を開始させる。制御部５２は、第１電極層３１と第２電極層３２との間に印加する電圧のパルス振幅、パルス幅、パルス波形、パルス間隔等を制御する。第１電極層３１と第２電極層３２との間に高電圧パルスを印加すると、第２電極層３２が形成された領域にて分極反転領域が徐々に成長していく。
【００４３】
ステップＳ１２では、第１面Ｓ１で反射して第２偏光板５４を透過した光を、光検出部５１で検出する。光検出部５１で撮像された像は、例えばモニター等に表示される。ステップＳ１３では、光検出部５１による検出結果から、電圧の印加を終了させるための条件を満たすか否かを判断する。条件を満たさないと判断した場合（ステップＳ１３、Ｎｏ）、制御部５２は電圧の印加を継続させ、ステップＳ１２に戻る。
【００４４】
電圧の印加を継続する場合に、制御部５２は、光検出部５１による検出結果に応じて、印加する電圧の増減、パルスの調整等の制御をすることとしても良い。制御部５２は、例えば、光検出部５１での検出結果から、分極反転構造が広がる速度に応じて電圧印加の条件を変更することとしても良い。電圧の印加を終了させるための条件を満たすと判断した場合（ステップＳ１３、Ｙｅｓ）、制御部５２は電圧の印加を終了させる（ステップＳ１４）。その後、非線形光学結晶３０の所望の大きさへのダイシング、研磨、光学膜の形成等を経て、分極反転結晶１０が完成する。
【００４５】
図７は、光検出部５１で検出される非線形光学結晶の像３４の模式図である。ステップＳ１３における判断は、光検出部５１で検出される光量が均一であるか否かにより判断する。第１電極層３１と第２電極層３２との間における電圧の印加を開始させたときは、分極反転領域が形成されていないため、第１面Ｓ１での反射による偏光状態の変換が生じない。第１面Ｓ１での反射により偏光状態が変換されなかった第１偏光は、第２偏光板５４で吸収される。この場合、光検出部５１で撮像される非線形光学結晶の像３４は、全体が暗部となる。
【００４６】
電圧の印加を継続させ、分極反転領域が生じると、分極反転領域での反射により第１偏光から第２偏光へ変換された成分は、第２偏光板５４を透過し、光検出部５１で検出される。光検出部５１で光が検出されることにより、分極反転構造が形成された部分は、非線形光学結晶の像３４において明部３５となって確認される。分極反転構造が形成されていない部分は、非線形光学結晶の像３４のうち暗部３６のままとなって確認される。
【００４７】
分極反転構造は、始めは非線形光学結晶３０において部分的に形成され、徐々に非線形光学結晶３０の全体へ広がっていく。ステップＳ１３では、非線形光学結晶の像３４の明るさが不均一である間は、非線形光学結晶３０には分極反転構造の形成が完了していない領域が存在するため、電圧の印加を終了させる条件を満たさないと判断する。また、非線形光学結晶の像３４の明るさが均一になったとき、非線形光学結晶３０の全体に分極反転構造が分布するに至ったとして、電圧の印加を終了させる条件を満たすと判断する。なお、図中、第１電極層の像３７は参考として模式的に表したものである。分極反転が完了したか否かは非線形光学結晶の像３４全体の明暗の分布に応じて判断されれば良く、第１電極層の像３７が確認されることを要しないものとする。
【００４８】
上述するステップＳ１３では、光検出部５１による検出結果から非線形光学結晶３０の全面に分極反転領域が形成されたことを確認した後、さらに所定の条件を満足してから電圧の印加を終了することとしても良い。所定の条件としては、例えば、さらに電圧を印加させる時間やパルス数が設定される。このような条件の設定は、非線形光学結晶３０の全面に分極反転領域が形成されたことが確認されてから、分極反転領域の幅と、自発分極を残存させた自発分極領域の幅とが一致するまでにさらに電圧の印加を要する場合に有用である。これにより、さらに均一な分極反転構造を得ることが可能となる。条件とされる時間やパルス数は、光検出部５１での検出結果から、分極反転構造が広がる速度に応じて設定しても良い。
【００４９】
本発明の形態では、均熱板４２の第２電極層３２と対向する面が開口部であり、光源部５０からの光を第１偏光板５３と均熱板４２の開口部と第２偏光板５４を通して光検出部５１で検出することで、非線形光学結晶３０の温度を均一に保ちながら、分極反転構造の形成過程を観察することができるため、より均一な分極反転構造の形成が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明に係る分極反転結晶製造装置、分極反転結晶製造方法は、波長変換素子として用いられる分極反転結晶を製造する場合に適している。
【符号の説明】
【００５１】
１０  分極反転結晶、１１  自発分極層、１２  分極反転層、２１  ヒーターブロック、２２  絶縁層、２３  電極ステージ部、２４  電圧供給部、２６  真空チャンバー、２７  真空ポンプ、３０  非線形光学結晶、３１  第１電極層、３２  第２電極層、４０  均熱板、４１  熱反射板、４２  均熱板、５０  光源部、５１  光検出部、５２  制御部、５３  第１偏光板、５４  第２偏光板。
【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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