(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状体であって反転分極構造を有する複数の波長変換結晶基板（１２）と板状体の複数のダミー材基板（１３）とを、前記波長変換結晶基板（１２）のレーザ光入射面（１２ｉ）以外の面（１２ａ）において交互に貼り合わせて、第１複合基板（２１）を生成する工程と、前記第１複合基板（２１）の前記レーザ光入射面（１２ｉ）がある面と板状体であってその一面がレーザ光出射面（１１ｏ）であるレーザ結晶基板（１１）の前記レーザ光出射面（１１ｏ）がある面とを貼り付けて第２複合基板（２２）を生成する工程と、前記第２複合基板（２２）を切断して複数の光学素子（１０）を得る工程とを有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子の製造方法において、前記レーザ結晶基板（１１）に前記第１複合基板（２１）を接着剤と同じ屈折率のスペーサ（５）を挟んで前記接着剤により貼り付けることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の光学素子の製造方法において、前記レーザ結晶基板（１１）に前記第１複合基板（２１）をオプチカルコンタクトにより貼り付けることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の光学素子の製造方法において、前記波長変換結晶基板（１２）と前記ダミー材基板（１３）とを接着剤により貼り付けることを特徴とする光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の製造方法に関し、さらに詳しくは、製造作業効率を向上できると共に安定した特性が得られる光学素子を製造できる光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ結晶と波長変換結晶とを一体化した構造の光学素子およびその製造方法が知られている（特許文献１参照。）。
他方、内部に周期的分極反転構造を有する強誘電体結晶の製造方法が知られている（特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００５−５７０４３号公報
【特許文献２】特開２００５−２０８１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
レーザ結晶と波長変換結晶とを一体化した構造の光学素子では、製造に際して、レーザ結晶のレーザ光出射面と波長変換結晶のレーザ光入射面とを貼り合わせて一体化する作業が必要になる。ここで、レーザ結晶のレーザ光出射面および波長変換結晶のレーザ光入射面の両方とも広い面積とすることが出来れば、貼り合わせる作業に困難はない。
しかし、波長変換結晶のレーザ光入射面が狭い面積となる場合がある。例えば、結晶内に周期的分極反転構造を形成する必要がある波長変換結晶では、周期的分極反転構造の分極反転の周期と分極方向の結晶厚のアスペクト比の制約により、結晶厚を大きくできないため、レーザ光入射面が狭い面積となってしまう。このような場合は、レーザ結晶のレーザ光出射面と波長変換結晶のレーザ光入射面とを貼り合わせて一体化する作業が困難になり、作業効率が悪くなる問題点がある。また、安定した品質で貼り合わせることが困難になり、貼り合わせた面内の場所によって特性が異なったり、光学素子間で特性がばらついたりする問題点がある。
そこで、本発明の目的は、製造作業効率を向上できると共に安定した特性が得られる光学素子を製造できる光学素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の観点では、本発明は、板状体であって反転分極構造を有する複数の波長変換結晶基板（１２）と板状体の複数のダミー材基板（１３）とを、前記波長変換結晶基板（１２）のレーザ光入射面（１２ｉ）以外の面（１２ａ）において交互に貼り合わせて、第１複合基板（２１）を生成する工程と、前記第１複合基板（２１）の前記レーザ光入射面（１２ｉ）がある面と板状体であってその一面がレーザ光出射面（１１ｏ）であるレーザ結晶基板（１１）の前記レーザ光出射面（１１ｏ）がある面とを貼り付けて第２複合基板（２２）を生成する工程と、前記第２複合基板（２２）を切断して複数の光学素子（１０）を得る工程とを有することを特徴とする光学素子の製造方法を提供する。
上記第１の観点による光学素子の製造方法では、波長変換結晶基板（１２）とダミー材基板（１３）とを貼り合わせた後、レーザ結晶基板（１１）に貼り付けるといった製造方法を採ることが出来る。ここで、周期的分極反転構造の分極反転の周期と分極方向の結晶厚のアスペクト比の制約がレーザ光入射面（１２ｉ）以外の面（１２ａ）にはないため、波長変換結晶基板（１２）とダミー材基板（１３）の貼り合わせ面積を大きくすることができ、この貼り合わせ作業は容易である。また、波長変換結晶基板（１２）とダミー材基板（１３）とを貼り合わせた第１複合基板（２１）をレーザ結晶基板（１１）に貼り合わせるが、波長変換結晶基板（１２）とダミー材基板（１３）とを合わせた貼り合わせ面積になるため、貼り合わせ作業が容易になる。よって、製造の作業効率を向上することが出来る。さらに、安定した品質で貼り合わせることが出来るため、貼り合わせた面内の場所によって特性が異なったり、光学素子間で特性がばらついたりする問題点がなくなり、安定した特性の光学素子が得られる。
【０００５】
上記第１の観点による光学素子の製造方法では、内部に周期的分極反転構造を有する強誘電体結晶を波長変換結晶（２）とするので、周期的分極反転構造の分極反転の周期と分極方向の結晶厚のアスペクト比の制約を受ける。従って、本発明が特に有用になる。
【０００６】
前記強誘電体結晶として、定比組成（ストイキオメトリ）または定比組成に近いタンタル酸リチウムを用いると、周期的分極反転構造の形成が容易になる。
【０００７】
前記タンタル酸リチウムとして、モル分率Ｌｉ2Ｏ／（Ｔａ2Ｏ5＋Ｌｉ2Ｏ）が０.４９０以上０.５００未満のタンタル酸リチウムを用いると、周期的分極反転構造の形成が容易になる。
【０００８】
前記タンタル酸リチウムとして、Ｍｇ，Ｚｎ，Ｓｃ，Ｉｎの少なくとも一種類をドープされたものであると、周期的分極反転構造の形成が容易になる。
【０００９】
第２の観点では、本発明は、前記レーザ結晶基板（１１）に前記第１複合基板（２１）を接着剤と同じ屈折率のスペーサ（５）を挟んで前記接着剤により貼り付けることを特徴とする光学素子の製造方法を提供する。
接着剤だけであれば、接着剤の厚さがほぼ決まってしまい、エタロン効果を生じることがある。
そこで、上記第２の観点による光学素子の製造方法では、スペーサ（５）を挟んで光路長を調整し、エタロン効果を抑制できる。
【００１０】
第３の観点では、本発明は、前記第１の観点による光学素子の製造方法において、前記レーザ結晶基板（１１）に前記第１複合基板（２１）をオプチカルコンタクト（７）により貼り付けることを特徴とする光学素子の製造方法を提供する。
上記第３の観点による光学素子の製造方法では、オプチカルコンタクト（７）を用いるため、エタロン効果を生じなくなる。
【００１１】
第４の観点では、本発明は、前記第１の観点による光学素子の製造方法において、前記波長変換結晶基板（１２）と前記ダミー材基板（１３）とを接着剤により貼り付けることを特徴とする光学素子の製造方法を提供する。
上記第４の観点による光学素子の製造方法では、接着剤を用いるため、オプチカルコンタクト（７）を用いる場合より、作業が容易になる。
【００１２】
上記第１の観点による光学素子の製造方法では、複数の光学素子（１０）をまとめて製造できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光学素子の製造方法によれば、製造の作業効率を向上することが出来る。さらに、安定した特性の光学素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１６】
図１は、実施例１に係る光学素子１０を示す斜視図である。
この光学素子１０は、半導体レーザからの励起レーザ光Ｌｉにより励起されて基本波レーザ光を出すレーザ結晶１と、基本波レーザ光の高調波である波長変換レーザ光Ｌｏを出す波長変換結晶２と、波長変換結晶２をサンドイッチ状に挟むダミー材３とを具備している。
【００１７】
図２は、光学素子１０の分解斜視図である。
板状体のレーザ結晶１のレーザ光出射面１ｏ一部に、板状体の波長変換結晶２のレーザ光入射面２ｉが貼り付けられる。また、レーザ結晶１のレーザ光出射面１ｏの別の一部に、板状体のダミー材３の一面３ｄが貼り付けられ且つダミー材３の別の一面３ｅが波長変換結晶２のレーザ光入射面２ｉ以外の一面２ａに貼り付けられる。
【００１８】
図３は、光学素子１０の製造手順を示すフロー図である。
ステップＳ１では、図４に示すごとき波長変換結晶大基板３２を作成する。
波長変換結晶大基板３２は、例えば特許文献２に記載の製造方法により製造できる。すなわち、所定サイズの強誘電体結晶大基板３２ａの対向面に周期電極３２ｂとベタ電極３２ｃを形成し、電極間に電圧を印加し、強誘電体結晶大基板３２ａの内部に周期的分極反転構造を形成する。電極の対向方向が分極方向Ｄｐになり、周期電極３２ｂの形状の周期パターン方向が分極反転方向Ｄｒになる。電極は、そのまま残しておいてもよいし、除去してもよい。ダミー材との接着にオプチカルコンタクトを利用する場合には除去する方が望ましい。
【００１９】
強誘電体結晶大基板３２ａは、例えば、ＭｇＯをドープした、定比組成（ストイキオメトリ）または定比組成に近いタンタル酸リチウム基板（ＭｇＯドープ定比組成タンタル酸リチウムｊ基板）であり、そのモル分率Ｌｉ2Ｏ／（Ｔａ2Ｏ5＋Ｌｉ2Ｏ）は０.４９以上０.５未満である。
【００２０】
図３に戻り、ステップＳ２では、分極反転方向Ｄｒの幅が所定の作用長Ｌになるように波長変換結晶大基板３２をダイシング装置で切断し、図５に示すごとき波長変換結晶基板１２を複数得る。例えば、波長変換結晶基板１２の作用長Ｌは２ｍｍ、厚さｄは０.４ｍｍ、分極方向Ｄｐおよび分極反転方向Ｄｒに交差する方向の長さＧは６ｍｍである。
そして、ステップＳ５へ進む。
【００２１】
ステップＳ３では、厚さＷのダミー材大基板と厚さｗのダミー材大基板とを作成する。
ステップＳ４では、波長変換結晶基板１２の作用長Ｌと長さＧに合わせたサイズにダミー材大基板を切断し、図６に示すごときダミー材基板１３−１および１３−２を複数得る。例えば、ダミー材基板１３−１の厚さＷは１ｍｍ、ダミー材基板１３−２の厚さｗは０.５ｍｍである。
そして、ステップＳ５へ進む。
【００２２】
ダミー材は、熱膨張した時の悪影響を抑制するため、熱膨張係数がレーザ結晶１や波長変換結晶２と同程度の材料とするのが好ましい。例えばＣＬＴ基板である。
【００２３】
ステップＳ５では、図７に示すように波長変換結晶基板１２とダミー材基板１３−１とを交互に貼り合わせ、両端にはダミー材基板１３−２を貼り合わせ、第１複合基板２１を作成する。貼り合わせた方向の第１複合基板２１の幅Ｚは例えば７ｍｍである。
貼り合わせの方法は、接着剤を用いてもよいし、オプチカルコンタクトを用いてもよい。
【００２４】
ステップＳ６では、分極反転方向Ｄｒに対向する第１複合基板２１の２面に光学研磨を施し、必要なＡＲ膜あるいはＨＲ膜を成膜する。例えば、２面の一方に基本波に対するＡＲ膜を成膜し、他方にＨＲ膜を成膜する。
そして、ステップＳ１０へ進む。
【００２５】
ステップＳ７では、所定の厚さｈを持つレーザ結晶大基板を作成する。
ステップＳ８では、第１複合基板２１の長さＧと幅Ｚに合わせたサイズにレーザ結晶大基板を切断し、図８に示すごときレーザ結晶基板１１を得る。例えば、レーザ結晶基板１１の厚さｈは１ｍｍである。
レーザ結晶大基板は、例えばＹＡＧ結晶大基板である。
【００２６】
ステップＳ９では、レーザ光が入射または出射するレーザ結晶基板１１の２面に光学研磨を施し、必要なＡＲ膜あるいはＨＲ膜を成膜する。例えば、２面の一方に基本波に対するＡＲ膜を成膜し、他方にＨＲ膜を成膜する。
そして、ステップＳ１０へ進む。
【００２７】
ステップＳ１０では、図８に示すように第１複合基板２１のＡＲ膜を成膜した面とレーザ結晶基板１１のＡＲ膜を成膜した面すなわちレーザ光出射面１１ａとを貼り合わせて第２複合基板２２を作成する。
貼り合わせの方法は、接着剤を用いてもよいし、オプチカルコンタクトを用いてもよい。
【００２８】
ステップＳ１１では、図９に示すように切断線Ｃで第２複合基板２２を切断し、複数の光学素子１０を得る。
【００２９】
実施例１に係る光学素子１０によれば、波長変換結晶２とダミー材３とを貼り合わせた後、レーザ結晶１に貼り付けるといった製造方法を採ることが出来るので、レーザ結晶１への貼り合わせ面積が波長変換結晶２とダミー材３とを合わせた面積になるため、貼り合わせ作業が容易になる。よって、製造の作業効率を向上することが出来る。また、安定した品質で貼り合わせることが出来るため、貼り合わせた面内の場所によって特性が異なったり、光学素子間で特性がばらついたりする問題点がなくなり、安定した特性が得られる。さらに、ダミー材３として、レーザ結晶１や波長変換結晶２よりも熱伝導のよい材料を用いれば、ダミー材３がない場合より温度制御がしやすくなる。
【００３０】
また、実施例１に係る光学素子の製造方法によれば、複数の光学素子１０をまとめて容易に製造できる。
【実施例２】
【００３１】
図１０および図１１に示すように、レーザ結晶１のレーザ出射面１ｏと、波長変換結晶２のレーザ光入射面２ｉおよびダミー材３の面３ｄとの間に、スぺーサ５を挟んでもよい。
スぺーサ５は、基本波レーザ光を通し且つレーザ結晶１と同程度の熱膨張率を持つ材料とするのが好ましい。
【００３２】
実施例２に係る光学素子１０によれば、スぺーサ５の厚さを適切にすることで、接着剤によるエタロン効果を緩和することが出来る。
【実施例３】
【００３３】
（１）波長変換結晶大基板３２として、内部に周期的分極構造を有したＬＴ基板やＬＮ基板、ＭｇＯをドープしたＬＴ基板やＬＮ基板、ＫＴＰ基板も使用できる。
（２）ダミー材大基板として、波長変換結晶２と同じ材料（周期的分極反転構造は必要ない）や、石英ガラス、ＢＫ−７なども使用できる。
（３）ダミー基板３を波長変換結晶２の片面だけに貼り合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の光学素子およびその製造方法は、例えばＳＨＧ波長変換技術を用いた半導体励起固体レーザ等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例１に係る光学素子を示す斜視図である。
【図２】実施例１に係る光学素子を示す分解斜視図である。
【図３】実施例１に係る光学素子の製造手順を示すフロー図である。
【図４】波長変換結晶大基板を示す斜視図である。
【図５】波長変換結晶基板を示す斜視図である。
【図６】ダミー材基板を示す斜視図である。
【図７】第１複合基板を示す斜視図である。
【図８】第１複合基板とレーザ結晶基板の貼り合わせ工程を示す斜視図である。
【図９】第２複合基板を示す斜視図である。
【図１０】実施例２に係る光学素子を示す斜視図である。
【図１１】実施例２に係る光学素子を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１        レーザ結晶
１ｏ      レーザ光出射面
２        波長変換結晶
２ｉ      レーザ光入射面
３        ダミー材
５        スぺーサ
１０      光学素子
２１      第１複合基板
２２      第２複合基板
【図１】
0004640207.tif 000002
【図２】
0004640207.tif 000003
【図３】
0004640207.tif 000004
【図４】
0004640207.tif 000005
【図５】
0004640207.tif 000006
【図６】
0004640207.tif 000007
【図７】
0004640207.tif 000008
【図８】
0004640207.tif 000009
【図９】
0004640207.tif 000010
【図１０】
0004640207.tif 000011
【図１１】
0004640207.tif 000012