(57)【要約】光導波路からクラッド層へのしみ出し光を得るためのしみ出し光発生素子を提供する。しみ出し光発生素子は、強誘電性の単結晶または配向結晶からなり、厚さ０．１μｍ以上、１０μｍ以下であり、一方の主面および他方の主面を有する薄層、薄層に形成されており、薄層の入射側端面と出射側端面との間に延びるリッジ型光導波路、薄層において前記リッジ型光導波路の両側に形成されており、薄層の一方の主面に開口する少なくとも一対の溝、および、一方の主面上または他方の主面上に設けられているクラッド層を備える。出射側端面におけるリッジ型光導波路の幅が、入射側端面におけるリッジ型光導波路の幅よりも小さく、リッジ型光導波路の出射側端面の近傍からしみ出し光を得る。
2014142347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路からクラッド層へのしみ出し光を得るためのしみ出し光発生素子であって、
強誘電性の単結晶または配向結晶からなり、厚さ０．１μｍ以上、１０μｍ以下であり、一方の主面および他方の主面を有する薄層、
前記薄層に形成されており、前記薄層の入射側端面と出射側端面との間に延びるリッジ型光導波路、
前記薄層において前記リッジ型光導波路の両側に形成されており、前記薄層の前記一方の主面に開口する少なくとも一対の溝、および
前記一方の主面上または前記他方の主面上に設けられているクラッド層を備えており、
前記出射側端面におけるリッジ型光導波路の幅が、前記入射側端面における前記リッジ型光導波路の幅よりも小さく、前記リッジ型光導波路の前記出射側端面の近傍から前記しみ出し光を得ることを特徴とする、しみ出し光発生素子。
【請求項２】
前記薄層の前記他方の主面上に、前記しみ出し光を発生させるための前記クラッド層が設けられていることを特徴とする、請求項１記載の素子。
【請求項３】
前記クラッド層が、支持基板、および前記支持基板と前記薄層とを接合する接合層を含むことを特徴とする、請求項２記載の素子。
【請求項４】
前記薄層の前記一方の主面上に設けられている他のクラッド層を備え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】
前記他のクラッド層が、支持基板、および前記支持基板と前記薄層とを接合する接合層を含むことを特徴とする、請求項４記載の素子。
【請求項６】
前記薄層の前記一方の主面上に、前記しみ出し光を発生させるための前記クラッド層が設けられていることを特徴とする、請求項１記載の素子。
【請求項７】
前記クラッド層が、支持基板、および前記支持基板と前記薄層とを接合する接合層を含むことを特徴とする、請求項６記載の素子。
【請求項８】
前記薄層の前記他方の主面上に設けられている他のクラッド層を備えていることを特徴とする、請求項６または７記載の素子。
【請求項９】
前記他のクラッド層が、支持基板、および前記支持基板と前記薄層とを接合する接合層を含むことを特徴とする、請求項８記載の素子。
【請求項１０】
前記リッジ型光導波路が、前記出射側端面の近傍に設けられる狭幅部、前記入射側端面から前記狭幅部へと向かって延びる本体部、および前記本体部と前記狭幅部との間に設けられている連結部を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つの請求項に記載の素子。
【請求項１１】
前記リッジ型光導波路が、前記出射側端面の近傍に設けられており、前記出射側端面へと向かって幅が減少するテーパ部、および前記入射側端面から前記テーパ部へと向かって延びる本体部を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つの請求項に記載の素子。
【請求項１２】
前記出射側端面において前記テーパ部の幅が０となることを特徴とする、請求項１１記載の素子。
【請求項１３】
前記薄層が、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固溶体、酸化亜鉛、ガリウム−砒素、窒化ガリウム、インジウム−リン、酸化ガリウム、タンタル酸カリウムまたはニオブ酸タンタル酸カリウムを基本組成とすることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一つの請求項に記載の素子。
【請求項１４】
前記薄層の屈折率が２．３以上であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一つの請求項に記載の素子。
【請求項１５】
前記クラッド層の屈折率が１．４以下であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一つの請求項に記載の素子。
【請求項１６】
前記溝が、レーザアブレーション加工、ドライエッチング、またはウェットエッチングにより形成されていることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一つの請求項に記載の素子。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一つの請求項に記載の素子、および前記薄層の前記入射側端面へと入射させるためのレーザ光を発振するレーザ光源を有しており、前記レーザ光が、前記薄層の前記他方の主面の法線方向に偏光する直線偏向の光波からなることを特徴とする、しみ出し光発生デバイス。
【請求項１８】
反射器として機能する回折格子が前記リッジ型光導波路内に形成されており、前記レーザ光源と前記回折格子とによって共振器を構成し、前記回折格子によって決定される反射波長でレーザ発振することを特徴とする、請求項１７記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路からクラッド層へのしみ出し光を得るためのしみ出し光発生素子およびデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光変調素子や二次高調波発生素子などの光導波路デバイスにおいては、光導波路基板に一対のリッジ溝を形成し、リッジ溝の間にリッジ型光導波路を形成する。そして、光導波路基板を別体の支持基板に対して接着し、光導波路基板を厚さ１０μｍ以下の薄板とすることで、位相整合を達成することが知られている。
【発明の概要】
【０００３】
こうしたデバイスでは、リッジ型光導波路における光の閉じ込めが厳格ではなく、接着層や支持基板などのクラッド層側へと光がしみ出すことが認められる。
本発明者は、こうしたしみ出し光を利用し、センシングを行うことを検討している。
しかし、この検討の過程で、しみ出し光の強度が比較的に低く、安定しておらず、しみ出し光を更に効率的に利用することが求められることがわかった。
本発明の課題は、光導波路からクラッド層へのしみ出し光を得るためのしみ出し光発生素子およびデバイスにおいて、しみ出し光を安定的に発振可能とすることである。
本発明は、光導波路からクラッド層へのしみ出し光を得るためのしみ出し光発生素子であって、
強誘電性の単結晶または配向結晶からなり、厚さ０．１μｍ以上、１０μｍ以下であり、一方の主面および他方の主面を有する薄層、
薄層に形成されており、薄層の入射側端面と出射側端面との間に延びるリッジ型光導波路、
薄層においてリッジ型光導波路の両側に形成されており、薄層の一方の主面に開口する少なくとも一対の溝、および
一方の主面または他方の主面上に設けられているクラッド層を備えており、
出射側端面におけるリッジ型光導波路の幅が、入射側端面におけるリッジ型光導波路の幅よりも小さく、リッジ型光導波路の出射側端面の近傍から前記しみ出し光を得ることを特徴とする。
また、本発明は、前記しみ出し光、および薄層の入射側端面へと入射させるためのレーザ光を発振するレーザ光源を有しており、レーザ光が、前記薄層の前記一方の主面の法線方向に偏光する直線偏向の光波からなることを特徴とする、しみ出し光発生デバイスに係るものである。
本発明によれば、光導波路素子の出射側端面の近傍においてしみ出し光を安定して発生できる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１（ａ）は、本発明のデバイスの模式的上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のデバイスの模式的側面図である。
図２（ａ）、図２（ｂ）は、それぞれ、本発明に係る素子の模式的上面図である。
図３は、本発明の素子を出射側端面側から見た模式図である。
図４は、比較例の素子を出射側端面側から見た模式図である。
図５は、本発明実施例の素子を出射側端面側から見た模式図である。
図６は、図５の素子を用いて得られた出射光のモード形状を示す写真である。
図７は、図５の素子を用いて得られた光パワーの分布を示すグラフである。
図８は、比較例の素子を出射側端面側から見た模式図である。
図９は、図８の素子を用いて得られた出射光のモード形状を示す写真である。
図１０は、図８の素子を用いて得られた光パワーの分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
図１に示すように、光源１から発振したレーザ光を集光系２によって集光し、矢印３のように薄層４へと入射させる。薄層は、一方の主面４ｃと他方の主面４ｄとを有する。薄層の他方の主面４ｄがクラッド層９に対して接合されている。薄層の入射側端面４ａから出射側端面４ｂへと向かって、例えば一列のリッジ型光導波路５が延びている。リッジ型光導波路５の具体的な形態は後述する。レーザ光は、矢印３のようにリッジ型光導波路５の端部５ａへと入射し、リッジ型光導波路内を伝搬し、出射側の端部５ｂから矢印６のように出射する。
尚、図１では集光系２によって薄層４へと入射させているが、光源１から直接薄層４へ入射させるバットジョイントでもよい。
ここで、本発明では、出射側端面４ｂにおけるリッジ型光導波路５の幅が、入射側端面４ａにおけるリッジ型光導波路の幅よりも小さい。
なお、本例では、薄層内に回折格子７が形成されており、回折格子７が反射器としてレーザ光源１と共振器を構成し、コヒーレント性の極めて高いレーザ光を入射させる。
図２（ａ）の例では、リッジ型光導波路５が、出射側端面４ｂの近傍に設けられる狭幅部５ｂ、入射側端面４ａから狭幅部５ｂへと向かって延びる本体部５ｅ、および本体部５ｅと狭幅部５ｂとの間に設けられている連結部５ｄを有する。出射側端面４ｂにおけるリッジ型光導波路５の幅ＬＯは、入射側端面４ａにおけるリッジ型光導波路の幅ＬＩよりも小さい。
図２（ｂ）の例では、リッジ型光導波路５が、出射側端面４ｂの近傍に設けられており、出射側端面へと向かって幅が減少するテーパ部５ｃ、および入射側端面４ａからテーパ部５ｃへと向かって延びる本体部５ｅを有する。本例では、出射側端面においてテーパ部の幅が０となっているが、ＬＩよりも小さい値であれば０となっていなくてもよい。
リッジ型光導波路は、その両側に設けられたリッジ溝８Ａ、８Ｂによって挟まれており、輪郭づけられている。また、光導波路から見てリッジ溝８Ａ、８Ｂの外側にもそれぞれ薄層４が連続して設けられている。
図３は、図２（ａ）に示すような素子を出射側端面側から見た模式図である。
本例では、薄層４の他方の主面４ｄ上にクラッド層９を設けるだけでなく、一方の主面４ｃ上にもクラッド層１０を設けている。
ここで、出射側端面４ｂの近傍では、リッジ型光導波路の端部５ｂの幅が狭くなっており、光ビームが絞られてから出射する。この際、リッジ溝８Ａ、８Ｂは、一方の主面４ｃ側に開口しており、リッジ型光導波路５ｂを伝搬する光のクラッド層９側での閉じ込めが相対的に弱い。
しかも、薄層が単結晶または配向結晶からなっているので、リッジ型光導波路を伝搬する際の散乱などによる損失が少なく、入力光の偏光方向を光学軸、または配向軸方向に一致させることで直線偏光性の高い光伝送が可能になる。さらに、その光が絞られた状態で幅の狭い端部５ｂに集まり、しかもクラッド層へと向かって導波モードがしみ出し易い形態になっている。
なお、図３では、リッジ溝が開口する一方の主面とは反対側の他方の主面上のクラッド部へと光エネルギーがしみ出す例を示している。しかし、リッジ溝が開口する一方の主面上のクラッド部へと光エネルギーをしみ出させ、このしみ出し光を発生させて利用することも可能である。
こうした素子を別体の支持基体と接合した構造とすることができる。この場合には、素子のクラッド層９の下部を接合面とすることができ、またはクラッド層１０の上部を接合面とすることもできる。この接合方法については、接着方法、直接接合方法が例示できる。従って、本形態では、クラッド層９（および／またはクラッド層１０）が支持基体に対して直接接合されていてよく、あるいは、クラッド層９（および／またはクラッド層１０）が接合層を介して支持基体に対して接合されていてよい。
さらには、クラッド層自体を支持基体によって構成することも可能である。この場合は、薄層と支持基体の界面が接合面となっており、従って支持基体それ自体がクラッド層９（および／またはクラッド層１０）として機能することとなる。
この結果、図３の左側のグラフに模式的に示すように、光強度Ｉは、クラッド層９側へと向かって大きく裾を引いた形状となり、裾を引いた斜線部分Ｌが染み出し光となる。
こうした素子を用いれば、クラッド層９側へと安定して染み出し光を発生させることができる。
一方、例えば図４に示すように、チャンネル型光導波路１２を薄膜製造プロセスによってクラッド９、１０、１１内に埋め込んだ場合には、光のしみ出し部分Ｌが少なく、しみ出し光の強度が低い構造なので、安定してしみ出し光を発生させることが難しい。
半導体レーザとの結合効率という観点で薄層の厚みは０．５μｍ以上、２μｍ以下が好ましいが、埋め込み構造の場合、この薄層の厚みでは非常に強いマルチモード導波路になってしまうために、シングルモード励起が不可能となる。このために伝搬損失が大きくなり十分なしみ出し光が得られないという問題が生じる。
以下、本発明の各要素について更に述べる。
薄層は、強誘電性の単結晶または配向結晶からなる。
薄層の材質は、必要な屈折率に応じて選択するが、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固溶体、酸化亜鉛、ガリウム−砒素、窒化ガリウム、インジウム−リン、酸化ガリウム、タンタル酸カリウムおよびニオブ酸タンタル酸カリウムを基本組成とすることが好ましい。これはドープ成分を含んでいてよい。
薄層の材質である強誘電体中には、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。この強誘電体中には、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。
また、好適な実施形態においては、薄層を構成する材質の屈折率が２．３以上である。
薄層を構成する材質は、単結晶または配向結晶である。ここで言う単結晶は、結晶の全体にわたって規則正しく原子が配列した単結晶であり、複屈折をもつ材料が特に好ましい。この理由は、前記のように直線偏光性の高い光伝送を可能にするためである。しかし、それのみに限定する意味ではなく、一般工業的に流通している配向結晶を含む。すなわち、結晶がある程度の欠陥を含んでいたり、歪みを内在していたり、不純物がとりこまれていたりしていてもよく、多結晶（セラミックス）と区別されるものであれば良い。
薄層の厚さは、しみ出し光の効率的な発生という観点からは、１０μｍ以下とするが、２μｍ以下が更に好ましい。また、薄層の取り扱いの観点からは、薄層の厚さは、０．１μｍ以上とするが、０．４μｍ以上が更に好ましい。
特に、半導体レーザ光を光導波路に結合させるためには、結合効率を向上させるという観点で薄層の厚さは０．５μｍ以上、３μｍ以下が好ましい。
リッジ型光導波路は、薄層に形成されており、薄層の入射側端面と出射側端面との間に延びる。また、薄層においてリッジ型光導波路の両側に少なくとも一対の溝が形成されており、溝は薄層の一方の主面に開口する。
本発明では、薄層の他方の主面上にクラッド層が設けられている。反対側の一方の主面上に他のクラッド層を設けることもできる。
本発明では、出射側端面におけるリッジ型光導波路の幅ＬＯが、入射側端面におけるリッジ型光導波路の幅ＬＩよりも小さく、これによりリッジ型光導波路の出射側端面の近傍から強いしみ出し光が得られる。
リッジ型光導波路の幅とは、リッジ型光導波路の表面の平坦な部分を、光の進行方向に見たときの幅である。溝の深さとは、リッジ型光導波路の表面の平坦な部分から溝の底面までの深さである。リッジ型光導波路の幅、溝の深さは、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）によって測定する。
また、出射側端面の近傍とは、図２（ａ）のリッジ型光導波路の幅ＬＯの部分、あるいは図２（ｂ）ではテーパ部分に相当し、光導波路の幅が２μｍ以下でしみ出し光の光強度が大きくなり、１μｍ以下でさらに強いしみ出し光を得ることができる。
しみ出し光とは、薄層に閉じ込むことができないクラッド層へのリーク光のことを示す。センシング用途ではクラッド部に吸着物質などを設置することで特定物質が吸着し、その光吸収特性を評価することによりセンサーとして利用することが可能である。
（出射側端面におけるリッジ型光導波路の幅ＬＯ）／（入射側端面におけるリッジ型光導波路の幅ＬＩ）は、しみ出し光を効率よく得るという観点からは、１／３以下であることが好ましく、１／６以下であることが更に好ましい。ＬＯがゼロであってもしみ出し光が得られるので、ＬＯ／ＬＩの下限はゼロとすることができる。
好適な実施形態においては、リッジ型光導波路が、出射側端面の近傍に設けられる狭幅部、入射側端面から狭幅部へと向かって延びる本体部、および本体部と狭幅部との間に設けられている連結部を有している。
こうした連結部を設けることで、光導波路幅の急激な変化による伝搬損失の増大を抑制できる。この観点からは、連結部において、本体部から狭幅部へと向かって、光導波路幅が滑らかに単調減少することが好ましく、一次関数的に減少することでもよく、曲線的に減少してもよい。
好適な実施形態においては、リッジ型光導波路が、出射側端面の近傍に設けられており、出射側端面へと向かって幅が減少するテーパ部、および入射側端面からテーパ部へと向かって延びる本体部を有する。
こうしたテーパ部を設けることで、光導波路幅の急激な変化による伝搬損失の拡大を抑制できる。この観点からは、テーパにおいて、本体部から狭幅部へと向かって、光導波路幅が滑らかに単調減少することが好ましく、一次関数的に減少することでもよく、曲線的に減少してもよい。
この実施形態においては、出射側端面においてテーパ部の幅が０となることが特に好ましく、これによって染み出し光量を更に安定化できる。
好適な実施形態においては、クラッド層の屈折率が１．４以下である。
クラッド層は、別体の支持基板であってよく、また支持基板と薄層との間に設けられる接合層であってよく、また薄層の主面上に形成されたバッファ層であってよく、これらの組み合わせであってよい。
バッファ層の材質は、酸化シリコン、弗化マグネシウム、窒化珪素、及びアルミナ、五酸化タンタルを例示できる。
接合層の材質は、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、低屈折率材料という観点で、半導体ＬＳＩなどで使用されるｌｏｗ−ｋ材といわれる層間絶縁膜であってもよい。
さらに接合方法については、前記の接着以外に直接接合方法であってもよい。直接接合方法として、常温接合が好ましい。
支持基体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、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。この場合、熱膨張差の観点では、強誘電体層と支持基板とを同じ材質とすることが好ましく、ニオブ酸リチウム単結晶が特に好ましい。
好適な実施形態においては、溝が、レーザアブレーション加工、ドライエッチング、またはウェットエッチングにより形成されている。
レーザアブレーション加工の場合には、強誘電性材料からなる材料基板の表面にレーザ光を照射することによって溝およびリッジ型光導波路を形成する。
走査速度が遅いと、溝が深くなり、溝幅が大きくなるので、リッジ型光導波路の幅が狭くなる。走査速度が速いと、溝が浅くなり、溝幅が小さくなるので、リッジ型光導波路の幅が広くなる。したがって、出射側端面近傍で走査速度を遅くすることで、光導波路幅を狭くすることができる。
また、加工時のマスク形状を目的形状とすることで、光導波路幅を制御できる。
加工用のレーザ光については特に限定されず、加工すべき材質に応じて選択する。好適な実施形態においては、レーザ光のパルスの半値幅が１０ｎｓｅｃ以下である。また、レーザ光のパルスの半値幅の下限は特にないが、生産性良く基材を加工するという観点からは、０．５ｎｓｅｃ以上が好ましい。
レーザ加工用の光の波長は、３５０ｎｍ以下とすることが好ましく、３００ｎｍ以下とすることが一層好ましい。ただし、実用的な観点からは、１５０ｎｍ以上とすることが好ましい。
エキシマレーザは、紫外線のパルス繰り返し発振レーザであり、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）などの気体状の化合物が発振する紫外光を、光共振機により方向性を揃えて取り出したものである。  現実の光源としては、エキシマレーザ光源の他に、ＹＡＧの四次高調波（例えばＮｄ−ＹＡＧレーザの第４次高調波）、エキシマランプが、現在のところ実用的である。
レーザ加工用の光照射素子としては、いわゆる一括露光方式の素子と多重反射方式の素子とが含まれる。また、レーザ光の照射によって溝を形成する方法としては、次の二つの態様を挙げることができる。
（１）スポットスキャン加工
（２）スリットスキャン加工
レーザ光の走査速度は、加工ステージの移動速度によって変更することができる。
レーザ光の走査速度は、加工すべき材質に合わせて選択するが、例えば０．００５ｍｍ／秒〜１．０ｍｍ／秒とすることができる。
本発明のしみ出し光発生デバイスにおいては、薄層の入射側端面へと入射させるためのレーザ光を発振するレーザ光源を用いる。光導波層に入射するレーザ光が、薄層の一方の主面の法線方向に偏光する直線偏向の光波からなる。
固体レーザ発振体としては、高い信頼性を有するＧａＡｓ系やＩｎＰ系材料によるレーザが好適である。例えば、緑色レーザの場合は、波長１０６４ｎｍ付近で発振するＧａＡｓ系のレーザを用いることになる。ＧａＡｓ系やＩｎＰ系のレーザは信頼性が高いため、一次元状に配列したレーザアレイ等の光源も実現可能である。
また、固体レーザ発振体にブラッググレーティングが集積されたＤＢＲレーザを用いることもでき、あるいはファイバグレーティングを用いて共振器を構成することもできる。
薄層にレーザ光を入射させる際には、上述のような集光系を用いてもよい。あるいは、偏波面保持型の光伝送部材（ファイバやフェルール等）を光導波層に対して結合してもよい。
周期分極反転構造を、薄層の全長あるいは一部に形成することで、高調波を発生させてもよい。
【実施例】
【０００６】
（実施例）
図２（ａ）、図３および図５に示す形態のしみ出し光発生素子を作製した。
具体的には、薄層４をニオブ酸リチウム結晶によって形成し、ＳｉＯ２層を上部クラッド層とした構造の素子とした。
すなわち、ｙ板ＭｇＯドープのニオブ酸リチウム結晶基板（ｙ軸方向屈折率２．３）の＋ｙ面にＮｉを成膜して、フォトリソグラフィー技術によりｘ軸方向に溝形成するためのパターンを作製した。その後、Ｎｉパターンをマスクにしてフッ素系の反応性イオンエッチングにより、０．６μｍの深さの溝８Ａ、８Ｂを形成し、溝の間にリッジ導波路５を形成した。リッジ幅ＬＩは３μｍ、ＬＯは１μｍとした。続いて、溝形成面にＳｉＯ２からなるバッファ層１１をスパッタ装置で１μｍ成膜し、支持基板１０としてサファイア基板を使用して貼り合わせ接着した。接着層２０の屈折率は１．４５であり、接着層の厚さは０．７μｍである。サファイア基板の屈折率は１．６３である。
次に、サファイア基板１０側を研磨定盤に貼り付け、ニオブ酸リチウム基板を精密研磨して１．２μｍの厚みの薄層４とした。その後、定盤からはずし、研磨面にスパッタにてＳｉＯ２からなる上部クラッド層９を１μｍ成膜した。
その後、ダイシング装置にてバー状に切断し、両端面を光学研磨し、両端面を０．１％のＡＲコートを形成し、最後にチップ切断を行い、しみだし光発生素子を作製した。素子サイズは幅１ｍｍ、長さ３ｍｍとした。
しみ出し光発生素子の光学特性は、波長８００ｎｍの半導体レーザを使用して評価した。出力側からモード形状を測定した結果、図６に示すようなシングルモード励起したモード形状を得ることができた。
本構造のモード形状を計算した結果、図７に示すように上部クラッド側に光パワーがしみ出し、上部クラッドとＬＮ界面付近にて薄層部の最大パワーの約２％となり、１３０ｎｍ程度までしみ出すことがわかった。
（比較例）
比較例として、図２（ａ）、図４および図８に示す形態のしみ出し光発生素子を作製した。具体的には、ニオブ酸リチウム結晶とＳｉＯ２を上部クラッド層とした構造の素子とした。
ｙ板ＭｇＯドープのニオブ酸リチウム結晶基板（ｙ軸方向屈折率２．３）の＋ｙ面にＮｉを成膜して、フォトリソグラフィー技術により、ｘ軸方向に溝形成するためのパターンを作製した。その後、Ｎｉパターンをマスクにしてフッ素系の反応性イオンエッチングにより、１．５μｍの深さの溝を形成し、溝の間にリッジ導波路を形成した。リッジ幅ＬＩは３μｍ、ＬＯは１μｍとした。
続いて、溝形成面にＳｉＯ２からなるバッファ層をスパッタ装置で１μｍ成膜し、支持基板１０としてサファイア基板を使用して貼り合わせ接着した（接着層は０．７μｍ）。サファイア基板の屈折率は１．６３である。  次に、サファイア基板１０側を研磨定盤に貼り付け、ニオブ酸リチウム基板を精密研磨して１．２μｍの厚みの薄層とした。その後、定盤からはずし、研磨面をスパッタにてＳｉＯ２からなる上部クラッド層９を３．５μｍ成膜し、図４および図８に示す形態の埋め込み型の光導波路１２を形成した。すなわち、光導波路１２の全体がクラッド中に埋め込まれている形態である。
その後、ダイシング装置にてバー状に切断し、両端面を光学研磨し、両端面を０．１％のＡＲコートを形成し、最後にチップ切断を行いしみだし光発生素子を作製した。素子サイズは幅１ｍｍ、長さ３ｍｍとした。
しみ出し光発生素子の光学特性は、波長８００ｎｍの半導体レーザを使用して評価した。出力側からモード形状を測定した結果、図９にしめすようなマルチモードとなり、シングルモードを励起することはできなかった。
本構造のモード形状を計算した結果、図１０に示すように上部クラッド側には光パワーがしみ出さないことがわかった。
【図２】
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【図５】
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【図８】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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