【手続補正書】
【提出日】平成19年2月16日(2007.2.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】光導波路及び光波長変換素子
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非線形光学結晶と、
該非線形光学結晶の表面の一部の近傍に形成された第１のイオン交換領域と、
前記非線形光学結晶の表面に形成された第２のイオン交換領域と、を備え、
該第２のイオン交換領域は、前記第１のイオン交換領域で占められた領域よりも広い領域で前記表面を占め、前記第２のイオン交換領域は、深さ方向にイオン交換率が変化している領域が、０．０２〜０．２μｍである、光導波路。
【請求項２】
前記第２のイオン交換領域はイオン交換率の変化量が５〜５０μｍ-1の領域を深さ方向に０．０２〜０．２μｍに渡って有する、請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記第１のイオン交換領域はイオン交換率の変化量が０．０６μｍ-1以下である、請求項１に記載の光導波路。
【請求項４】
前記第２のイオン交換領域は深さ方向にイオン交換率が変化している領域が、０．０３〜０．１μｍである、請求項１に記載の光導波路。
【請求項５】
前記第２のイオン交換領域はイオン交換率の変化量が１０〜３０μｍ-1である、請求項１に記載の光導波路。
【請求項６】
前記第１のイオン交換領域の非線形光学定数が前記結晶の非線形光学定数の９０％以上であり、前記第２のイオン交換領域の非線形光学定数は該結晶の非線形光学定数の６０％以下である、請求項１に記載の光導波路。
【請求項７】
前記第１のイオン交換領域の表面屈折率変化Δｎは波長６３３nmの光に対し０．０２以下であり、前記第２のイオン交換領域の表面屈折率変化Δｎは波長６３３nmの光に対し０．１１以上である、請求項１に記載の光導波路。
【請求項８】
ＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3（０≦ｘ≦１）からなる前記非線形光学結晶の表面にイオン交換により形成され、該光導波路内のＬｉのｍｏｌ濃度比が４０ｍｏｌ％以上である、請求項１に記載の光導波路。
【請求項９】
ＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3（０≦ｘ≦１）からなり、表面近傍に金属元素が添加された前記非線形光学結晶の該表面に、イオン交換により形成され、該光導波路内のＬｉのｍｏｌ濃度比Ｙと該金属元素のｍｏｌ濃度ＺがＹ＋Ｚ≧４５ｍｏｌ％である、請求項１に記載の光導波路。
【請求項１０】
非線形光学結晶と、
該非線形光学結晶の表面の一部の近傍に形成された第１のイオン交換領域と、
前記非線形光学結晶の表面に形成された第２のイオン交換領域と、を備え、
該第２のイオン交換領域は、前記第１のイオン交換領域で占められた領域よりも広い領域で前記表面を占め、前記第２のイオン交換領域は、該第１のイオン交換領域よりも高い屈折率を有し、該第２のイオン交換領域の屈折率分布がステップライクなグレーディッド形状を有している、光導波路。
【請求項１１】
前記第１のイオン交換領域と前記第２のイオン交換領域とは、異なる温度におけるアニール処理により得られた異なるグレーディッドな形状を有している、請求項１０に記載の光導波路。
【請求項１２】
前記第１のイオン交換領域の深さは、アニール処理により、該アニール処理の実施前における値の８倍以上に拡大している、請求項１０に記載の光導波路。
【請求項１３】
前記第２のイオン交換領域の深さは、アニール処理により、該アニール処理の実施前における値の１．２倍以上に拡大している、請求項１０に記載の光導波路。
【請求項１４】
前記第２のイオン交換領域の深さは、アニール処理により、該アニール処理の実施前における値の２倍以上に拡大している、請求項１０に記載の光導波路。
【請求項１５】
前記第２のイオン交換領域の表面屈折率は、アニール処理の実施前における表面屈折率の値とほぼ等しい、請求項１０に記載の光導波路。
【請求項１６】
前記第２のイオン交換領域の屈折率分布の前記ステップライクなグレーディッド形状は、以下の（１）及び（２）の関係：
【数１】
2001194694.tif 000001
（但し、Ｃ（ｋ，ｔ）：イオン交換濃度、ｋ：深さ（μｍ）、ｔ：アニール時間（時間）、Ｃ０：初期のイオン交換濃度、Ｅｒｆ［］：エラー関数、ｈ：初期のイオン交換深さ（μｍ）、及び、Ｄｐ：アニール処理によるイオンの拡散定数（μｍ2／時間））、
【数２】
2001194694.tif 000002
を満たすアニール処理によって形成される、請求項１０に記載の光導波路。
【請求項１７】
前記非線形光学結晶がＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3結晶（０≦ｘ≦１）である、請求項１０に記載の光導波路。
【請求項１８】
前記第１のイオン交換領域及び前記第２のイオン交換領域を形成するイオン交換処理が、それぞれプロトン交換処理である、請求項１０に記載の光導波路。
【請求項１９】
ＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3（０≦ｘ≦１）からなる前記非線形光学結晶の表面にイオン交換により形成され、該光導波路内のＬｉのｍｏｌ濃度比が４０ｍｏｌ％以上である、請求項１０に記載の光導波路。
【請求項２０】
ＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3（０≦ｘ≦１）からなり、少なくとも表面近傍に金属元素が添加された前記非線形光学結晶の該表面に、イオン交換により形成され、該光導波路内のＬｉのｍｏｌ濃度比Ｙと該金属元素のｍｏｌ濃度ＺがＹ＋Ｚ≧４５ｍｏｌ％である、請求項１０に記載の光導波路。
【請求項２１】
非線形光学結晶と、
該非線形光学結晶の表面の一部の近傍に形成された第１のイオン交換領域と、
前記非線形光学結晶の表面に形成された第２のイオン交換領域と、を備え、
該第２のイオン交換領域は、前記第１のイオン交換領域で占められた領域よりも広い領域で前記表面を占め、前記第２のイオン交換領域は、該第１のイオン交換領域よりも高いイオン濃度を有し、該第２のイオン交換領域のイオン濃度分布がステップライクなグレーディッド形状を有している、光導波路。
【請求項２２】
前記第１のイオン交換領域と前記第２のイオン交換領域のイオン濃度分布はそれぞれ、異なる温度におけるアニール処理により得られた異なるグレーディッドな形状を有している、請求項２１に記載の光導波路。
【請求項２３】
前記第１のイオン交換領域の深さは、アニール処理により、該アニール処理の実施前における値の８倍以上に拡大している、請求項２１に記載の光導波路。
【請求項２４】
前記第２のイオン交換領域の深さは、アニール処理により、該アニール処理の実施前における値の１．２倍以上に拡大している、請求項２１に記載の光導波路。
【請求項２５】
前記第２のイオン交換領域の深さは、アニール処理により、該アニール処理の実施前における値の２倍以上に拡大している、請求項２１に記載の光導波路。
【請求項２６】
前記第２のイオン交換領域の表面イオン濃度は、アニール処理の実施前における表面イオン濃度の値とほぼ等しい、請求項２１に記載の光導波路。
【請求項２７】
前記第２のイオン交換領域のイオン濃度分布の前記ステップライクなグレーディッド形状は、以下の（１）及び（２）の関係：
【数１】
2001194694.tif 000003

（但し、Ｃ（ｋ，ｔ）：イオン交換濃度、ｋ：深さ（μｍ）、ｔ：アニール時間（時間）、Ｃ０：初期のイオン交換濃度、Ｅｒｆ［］：エラー関数、ｈ：初期のイオン交換深さ（μｍ）、及び、Ｄｐ：アニール処理によるイオンの拡散定数（μｍ2／時間））、
【数２】
2001194694.tif 000004

を満たすアニール処理によって形成される、請求項２１に記載の光導波路。
【請求項２８】
前記非線形光学結晶がＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3結晶（０≦ｘ≦１）である、請求項２１に記載の光導波路。
【請求項２９】
前記第１のイオン交換領域及び前記第２のイオン交換領域を形成するイオン交換処理が、それぞれプロトン交換処理である、請求項２１に記載の光導波路。
【請求項３０】
ＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3（０≦ｘ≦１）からなる前記非線形光学結晶の表面にイオン交換により形成され、該光導波路内のＬｉのｍｏｌ濃度比が４０ｍｏｌ％以上である、請求項２１に記載の光導波路。
【請求項３１】
ＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3（０≦ｘ≦１）からなり、少なくとも表面近傍に金属元素が添加された前記非線形光学結晶の該表面に、イオン交換により形成され、該光導波路内のＬｉのｍｏｌ濃度比Ｙと該金属元素のｍｏｌ濃度ＺがＹ＋Ｚ≧４５ｍｏｌ％である、請求項２１に記載の光導波路。
【請求項３２】
ＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3（０≦ｘ≦１）からなる結晶の表面にイオン交換により形成した光導波路を有し、該光導波路内のＬｉのｍｏｌ濃度比が該イオン交換後に４０ｍｏｌ％以上である光波長変換素子。
【請求項３３】
ＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3（０≦ｘ≦１）からなり、少なくとも表面近傍に金属元素が添加された結晶の該表面に、イオン交換により形成した光導波路を有し、該光導波路内のＬｉのｍｏｌ濃度比Ｙと該金属元素のｍｏｌ濃度Ｚが該イオン交換後にＹ＋Ｚ≧４５ｍｏｌ％である光波長変換素子。
【請求項３４】
前記金属元素がＭｇ、Ｚｎ、ＳｃおよびＩｎのうちのいずれか１種類であるか、または２種類以上を混合したものである請求項３３に記載の光波長変換素子。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光導波路は、非線形光学結晶と、該非線形光学結晶の表面の一部の近傍に形成された第１のイオン交換領域と、前記非線形光学結晶の表面に形成された第２のイオン交換領域と、を備え、該第２のイオン交換領域は、前記第１のイオン交換領域で占められた領域よりも広い領域で前記表面を占め、前記第２のイオン交換領域は、深さ方向にイオン交換率が変化している領域が、０．０２〜０．２μｍであることにより、上記課題が達成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
前記第２のイオン交換領域はイオン交換率の変化量が５〜５０μｍ-1の領域を深さ方向に０．０２〜０．２μｍに渡って有してもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
前記第１のイオン交換領域の表面屈折率変化Δｎは波長６３３nmの光に対し０．０２以下であり、前記第２のイオン交換領域の表面屈折率変化Δｎは波長６３３nmの光に対し０．１１以上であってもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
ＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3（０≦ｘ≦１）からなる前記非線形光学結晶の表面にイオン交換により形成され、該光導波路内のＬｉのｍｏｌ濃度比が４０ｍｏｌ％以上であってもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
ＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3（０≦ｘ≦１）からなり、表面近傍に金属元素が添加された前記非線形光学結晶の該表面に、イオン交換により形成され、該光導波路内のＬｉのｍｏｌ濃度比Ｙと該金属元素のｍｏｌ濃度ＺがＹ＋Ｚ≧４５ｍｏｌ％であってもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
本発明の光導波路は、非線形光学結晶と、該非線形光学結晶の表面の一部の近傍に形成された第１のイオン交換領域と、前記非線形光学結晶の表面に形成された第２のイオン交換領域と、を備え、該第２のイオン交換領域は、前記第１のイオン交換領域で占められた領域よりも広い領域で前記表面を占め、前記第２のイオン交換領域は、該第１のイオン交換領域よりも高い屈折率を有し、該第２のイオン交換領域の屈折率分布がステップライクなグレーディッド形状を有していることにより、上記課題が達成される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
前記第１のイオン交換領域と前記第２のイオン交換領域とは、異なる温度におけるアニール処理により得られた異なるグレーディッドな形状を有していてもよい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
前記第１のイオン交換領域の深さは、アニール処理により、該アニール処理の実施前における値の８倍以上に拡大していてもよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
前記第２のイオン交換領域の深さは、アニール処理により、該アニール処理の実施前における値の１．２倍以上に拡大していてもよい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
前記第２のイオン交換領域の深さは、アニール処理により、該アニール処理の実施前における値の２倍以上に拡大していてもよい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
前記第２のイオン交換領域の表面屈折率は、アニール処理の実施前における表面屈折率の値とほぼ等しくてもよい。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
前記非線形光学結晶がＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3結晶（０≦ｘ≦１）であってもよい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
前記第１のイオン交換領域及び前記第２のイオン交換領域を形成するイオン交換処理が、それぞれプロトン交換処理であってもよい。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
ＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3（０≦ｘ≦１）からなる前記非線形光学結晶の表面にイオン交換により形成され、該光導波路内のＬｉのｍｏｌ濃度比が４０ｍｏｌ％以上であってもよい。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
ＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3（０≦ｘ≦１）からなり、少なくとも表面近傍に金属元素が添加された前記非線形光学結晶の該表面に、イオン交換により形成され、該光導波路内のＬｉのｍｏｌ濃度比Ｙと該金属元素のｍｏｌ濃度ＺがＹ＋Ｚ≧４５ｍｏｌ％であってもよい。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
本発明の光導波路は、非線形光学結晶と、該非線形光学結晶の表面の一部の近傍に形成された第１のイオン交換領域と、前記非線形光学結晶の表面に形成された第２のイオン交換領域と、を備え、該第２のイオン交換領域は、前記第１のイオン交換領域で占められた領域よりも広い領域で前記表面を占め、前記第２のイオン交換領域は、該第１のイオン交換領域よりも高いイオン濃度を有し、該第２のイオン交換領域のイオン濃度分布がステップライクなグレーディッド形状を有していることにより、上記課題が達成される。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
前記第１のイオン交換領域と前記第２のイオン交換領域のイオン濃度分布はそれぞれ、異なる温度におけるアニール処理により得られた異なるグレーディッドな形状を有してもよい。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
前記第１のイオン交換領域の深さは、アニール処理により、該アニール処理の実施前における値の８倍以上に拡大していてもよい。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
前記第２のイオン交換領域の深さは、アニール処理により、該アニール処理の実施前における値の１．２倍以上に拡大していてもよい。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
前記第２のイオン交換領域の深さは、アニール処理により、該アニール処理の実施前における値の２倍以上に拡大していてもよい。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
前記第２のイオン交換領域の表面イオン濃度は、アニール処理の実施前における表面イオン濃度の値とほぼ等しくてもよい。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
前記第２のイオン交換領域のイオン濃度分布の前記ステップライクなグレーディッド形状は、以下の（１）及び（２）の関係：
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
【数１】
2001194694.tif 000005
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
（但し、Ｃ（ｋ，ｔ）：イオン交換濃度、ｋ：深さ（μｍ）、ｔ：アニール時間（時間）、Ｃ０：初期のイオン交換濃度、Ｅｒｆ［］：エラー関数、ｈ：初期のイオン交換深さ（μｍ）、及び、Ｄｐ：アニール処理によるイオンの拡散定数（μｍ2／時間））、
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
【数２】
2001194694.tif 000006
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
を満たすアニール処理によって形成されてもよい。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
前記非線形光学結晶がＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3結晶（０≦ｘ≦１）であってもよい。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
前記第１のイオン交換領域及び前記第２のイオン交換領域を形成するイオン交換処理が、それぞれプロトン交換処理であってもよい。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
ＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3（０≦ｘ≦１）からなる前記非線形光学結晶の表面にイオン交換により形成され、該光導波路内のＬｉのｍｏｌ濃度比が４０ｍｏｌ％以上であってもよい。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
ＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3（０≦ｘ≦１）からなり、少なくとも表面近傍に金属元素が添加された前記非線形光学結晶の該表面に、イオン交換により形成され、該光導波路内のＬｉのｍｏｌ濃度比Ｙと該金属元素のｍｏｌ濃度ＺがＹ＋Ｚ≧４５ｍｏｌ％であってもよい。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
ＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3（０≦ｘ≦１）からなる結晶の表面にイオン交換により形成した光導波路を有し、該光導波路内のＬｉのｍｏｌ濃度比が該イオン交換後に４０ｍｏｌ％以上であってもよい。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
ＬｉＮｂxＴａ1-xＯ3（０≦ｘ≦１）からなり、少なくとも表面近傍に金属元素が添加された結晶の該表面に、イオン交換により形成した光導波路を有し、該光導波路内のＬｉのｍｏｌ濃度比Ｙと該金属元素のｍｏｌ濃度Ｚが該イオン交換後にＹ＋Ｚ≧４５ｍｏｌ％であってもよい。
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】削除
【補正の内容】