(57)【要約】【課題】本発明は、誘電体基板に周期的な分極反転領域を形成し、この分極反転領域にリッジ型の光導波路を形成した光波長変換素子に関し、光波長変換素子における変換許容波長の広帯域化を目的とする。【解決手段】この目的を達成するために本発明は、強誘電体基板３に設けられたリッジ５とグラッド６により光導波路４を形成する光波長変換素子１において、グラッド６の幅Ｗｇあるいは高さＨｇの少なくとも一方を光の伝搬方向において異ならせたのである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電体基板と、この強誘電体基板の主面に設けられたリッジ型の光導波路と、前記光導波路の伝搬方向に対し周期的に分極反転する分極反転領域と、前記光導波路の下方に設けられたグラッドを備え、前記グラッドの幅あるいは高さの少なくとも一方を前記伝搬方向において異ならせたことを特徴とする光波長変換素子。
【請求項２】
グラッドの幅あるいは高さを連続的に異ならせたことを特徴とする請求項１に記載の光波長変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強誘電体基板に周期的な分極反転領域を形成し、この分極反転領域にリッジ型の光導波路を形成した光波長変換素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光波長変換素子は半導体レーザーなどの光源から射出されたコヒーレント光からなる基本波を高調波に変換し出力するもので、その構造としては、周期的な分極反転領域を有する強誘電体基板上にリッジを形成するとともに、このリッジの下方部分にグラッドを形成し、このリッジとグラッドで囲まれた領域を光導波路とする構造が知られており、波長変換する光線の波長は分極反転周期および強誘電体基板の実効屈折率により決定される。
【０００３】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６４１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半導体レーザーから出力される基本波は温度変化などの影響により波長変動を起すため、光波長変換素子としては入射される基本波の波長変動に応じるため変換許容波長領域を広帯域化しなければならないという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明はこのような課題を解決すべく、光波長変換素子における変換許容波長の広帯域化を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そして、この目的を達成するために本発明は、強誘電体基板に設けられたリッジとグラッドにより光導波路を形成する光波長変換素子において、グラッドの幅あるいは高さの少なくとも一方を光の伝搬方向において異ならせたのである。
【発明の効果】
【０００８】
この構造により本発明は、光波長変換素子における変換許容波長を広帯域化することが出来るのである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の光波長変換素子を示す斜視図
【図２】同光波長変換素子の正面図
【図３】同光波長変換素子のグラッド形状を示す図
【図４】同光波長変換素子の光導波路からの幅方向の漏れ光を示す模式図
【図５】同光波長変換素子の光導波路からの高さ方向の漏れ光を示す模式図
【図６】同光波長変換素子の製造方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について図を用いて説明する。図１は半導体レーザーから射出された基本波を２次高調波に変換する光波長変換素子１を示したもので、その基本的な構造は、周期的な分極反転領域２を有する強誘電体基板３に光導波路４を配置した構造であり、高調波が発生する基本波の波長λはλ＝２・Ｐ（Ｎ2ω−Ｎω）（ただし、Ｎωは基本波における実効屈折率Ｎ2ωは２次高調波における実効屈折率を示す）で示されるように擬似位相整合により強誘電体基板３の実効屈折率と分極反転周期Ｐにより決まるものである。
【００１１】
また、この光波長変換素子１は図２に示すように、強誘電体基板３の主面に設けられたリッジ５と、このリッジ５の下方領域に設けられたグラッド６により囲まれた領域を光導波路４としたリッジ５型の光導波路４を用いている。なお、強誘電体基板３はＺ方向に分極された５°ＹカットのＭｇＯをドープしたニオブ酸リチウムの基板を用い、グラッド６は基板内部に貫通孔を設けてその中に空気、樹脂材、無機材を介在させることで強誘電体基板３より誘電率が低い低誘電率層を形成している。
【００１２】
そして、この光波長変換素子１においては一定幅で形成されたリッジ５と対向する部分に設けたグラッド６の形状を、図３に示すように、入射側から射出側に向けてグラッド６の幅Ｗｇおよび高さＨｇをそれぞれ連続的に拡開させたテーパー形状としており、これにより光波長変換素子１に入射される基本波に対する変換許容波長の広帯域化が出来るのである。
【００１３】
すなわち、リッジ型の光導波路４ではリッジ５とその下方に設けられたグラッド６で囲まれた領域が光導波路４として機能するため、リッジ５と対向するグラッド６の幅Ｗｇ或いは高さＨｇの少なくとも一方を光導波路４の伝搬方向で異ならせることにより、一つの光導波路４に対して伝搬定数が異なる複数の領域が伝搬方向に形成されるので複数の波長に対して高調波を形成することが出来るので、この結果として基本波に対する変換許容波長を広帯域化できるのである。
【００１４】
具体的には、図４に示すようにリッジ５の幅Ｗｒを一定としてグラッド６の幅Ｗｇを異ならせる場合、グラッド６の幅Ｗｇが狭ければ光導波路４から見てリッジ５とグラッド６の隙間が広くなり、グラッド６の幅Ｗｇが広ければ光導波路４から見てリッジ５とグラッド６の隙間が狭くなる。そして、この隙間の幅に応じて伝搬光の漏れ７ａの量が変化するため光導波路４の実効屈折率が変化することになる。つまり、このグラッド６の幅Ｗｇを変更することにより波長変換する基本波の波長を異ならせることができる。
【００１５】
また、図５に示すようにリッジ５とグラッド６の間隔Ｄを一定としてグラッド６の高さＨｇを異ならせる場合、グラッド６の高さＨｇが低ければ高さ方向に伝搬光の浸みだしが生じ易くなり、グラッド６の高さＨｇが高ければ高さ方向に伝搬光の浸みだしが生じ難くなる。そして、この浸みだしに応じて伝搬光の漏れ７ｂの量が変化するため光導波路４の実効屈折率が変化することになる。つまり、グラッド６の高さＨｇを変更することによっても波長変換する基本波の波長を異ならせることができる。
【００１６】
このように、線路幅が一定のリッジ５に対してグラッド６の幅Ｗｇや高さＨｇを部分的に異ならせることで、単一の光導波路４において２次高調波に変換可能な波長を複数有することができ、結果的に光波長変換素子１における変換許容波長領域の広帯域化ができるのである。
【００１７】
また、リッジ５の形状を一定としてグラッド６の幅Ｗｇや高さＨｇを変化させるものであるため、光導波路４は入射端から射出端に至るまで形状変化がなく伝搬損の低減ができる。
【００１８】
なお、グラッド６の幅Ｗｇや高さＨｇを変化させるにしても、所定区間毎に段階的に変化させるのではなく連続的に変化させることで、幅や高さの変化点での段差による反射や散乱等による伝搬損を抑制できる。
【００１９】
また、このような光波長変換素子１を造るにあたっては、図６に示すようにウエハ状の強誘電体基板３の主面に分極反転領域２のピッチ、幅に相当するパターンの櫛形アルミ電極８をフォトリソグラフィーによって形成するとともに、裏面のほぼ全面にアルミ電極９を形成する。次いで、櫛形アルミ電極８とアルミ電極９の間にパルス電界を印加することでそれぞれの櫛からＺ軸方向に分極反転領域２が形成され、その後、アルカリ性のエッチング液に浸漬して櫛形アルミ電極８とアルミ電極９を除去する。次いで、表面にグラッド６を形成する凹部１０をドライエッチングにより形成した支持基板１１に直接接合した後に、強誘電体基板３を所定の厚みとなるよう鏡面研磨し、その後ドライエッチングにより一対のトレンチ１２を形成することでリッジ５を形成する。なお、グラッド６の幅Ｗｇや高さＨｇの調節は支持基板１１に対するドライエッチングの条件を制御することで容易に調節することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は光波長変換素子における変換許容波長の広帯域化ができ、主として光通信装置等に用いられる短波長レーザー発振モジュール用途において有用となる。
【符号の説明】
【００２１】
１  光波長変換素子
２  分極反転領域
３  強誘電体基板
４  光導波路
５  リッジ
６  グラッド
Ｈｇ  グラッドの高さ
Ｗｇ  グラッドの幅
【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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