(57)【要約】【課題】本発明は、光量が低下するのを防止できる波長変換素子およびその製造方法を提供することを目的とするものである。【解決手段】入射面１１と出射面１２を有する光導波路１３を有し、かつ分極反転層が形成された強誘電体からなる第１の基板１４と、この第１の基板１４を支持する第２の基板１５と、前記第１の基板１４と第２の基板１５との間に設けられた樹脂層１６とを備え、前記樹脂層１６の少なくとも前記出射面１２側に位置する部分に切欠部１７を形成したものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射面と出射面を有する光導波路を有し、かつ分極反転層が形成された強誘電体からなる第１の基板と、この第１の基板を支持する第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板との間に設けられた樹脂層とを備え、前記樹脂層の少なくとも前記出射面側に位置する部分に切欠部を形成した波長変換素子。
【請求項２】
切欠部の深さを、樹脂層の厚みより大きく、光導波路の高さより小さくした請求項１記載の波長変換素子。
【請求項３】
強誘電体からなる第１の基板に分極反転層を形成する工程と、前記第１の基板に樹脂層を介して第２の基板を接合する工程と、前記第１の基板に入射面と出射面を有する光導波路を形成する工程と、前記第１の基板および第２の基板の端面を研磨する工程と、前記樹脂層の少なくとも前記出射面側に位置する部分に切欠部を形成する工程とを備えた波長変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非線形光学結晶において擬似位相整合法を用いて信号光の波長を別の波長に変換する波長変換素子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の波長変換素子は、図５、図６に示すように、入射面１と出射面２を有する光導波路３を有し、かつ分極反転層が形成された強誘電体からなる第１の基板４と、この第１の基板４を支持する第２の基板５と、前記第１の基板４と第２の基板５を接合するために前記第１の基板４と第２の基板５との間の全面に設けられた樹脂層６とを備えていた。
【０００３】
なお、この出願の発明に関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。
【特許文献１】特開２００３−１０７５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来の波長変換素子においては、樹脂層６が第１の基板４と第２の基板５との間の全面に設けられているため、波長の短い光が集中する出射面２での散乱、屈折、反射によって樹脂層６を構成する樹脂が分解析出して出射面２に堆積し、これにより、光量が低下するという課題を有していた。
【０００５】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、光量が低下するのを防止できる波長変換素子およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【０００７】
本発明の請求項１に記載の発明は、入射面と出射面を有する光導波路を有し、かつ分極反転層が形成された強誘電体からなる第１の基板と、この第１の基板を支持する第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板との間に設けられた樹脂層とを備え、前記樹脂層の少なくとも前記出射面側に位置する部分に切欠部を形成したもので、この構成によれば、切欠部によって出射面の近傍の樹脂量を減らすことができるため、分解析出して出射面に堆積する樹脂の量も低減させることができ、これにより、光量が低下するのを防止できるという作用効果が得られるものである。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、切欠部の深さを樹脂層の厚みより大きく、光導波路の高さより小さくしたもので、この構成によれば、光導波路の強度を低減させることなく、出射面への分解樹脂の付着を減らすことができるという作用効果が得られるものである。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の発明は、強誘電体からなる第１の基板に分極反転層を形成する工程と、前記第１の基板に樹脂層を介して第２の基板を接合する工程と、前記第１の基板に入射面と出射面を有する光導波路を形成する工程と、前記第１の基板および第２の基板の端面を研磨する工程と、前記樹脂層の少なくとも前記出射面側に位置する部分に切欠部を形成する工程とを備えたもので、この製造方法によれば、切欠部を形成する前に第１の基板および第２の基板の端面を研磨しているため、研磨によって第１の基板および第２の基板が割れるのを防止できるという作用効果が得られるものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明の波長変換素子は、入射面と出射面を有する光導波路を有し、かつ分極反転層が形成された強誘電体からなる第１の基板と、この第１の基板を支持する第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板との間に設けられた樹脂層とを備え、前記樹脂層の少なくとも前記出射面側に位置する部分に切欠部を形成しているため、この切欠部によって出射面の近傍の樹脂量を減らすことができ、これにより、分解析出して出射面に堆積する樹脂の量も低減させることができるため、光量が低下するのを防止できるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の一実施の形態における波長変換素子の正面図、図２は同波長変換素子の側面図を示したものであり、入射面１１と出射面１２を有する光導波路１３を有し、かつ分極反転層が形成された強誘電体からなる第１の基板１４と、この第１の基板１４を支持する第２の基板１５と、前記第１の基板１４と第２の基板１５との間に設けられた樹脂層１６とを備え、前記樹脂層１６の少なくとも前記出射面１２側に位置する部分に切欠部１７を形成しているものである。
【００１２】
前記第１の基板１４は、複数の分極反転層が形成されたＭｇを添加ＬｉＮｂＯ3等の強誘電体からなり、その厚みは約４μｍとしている。また、この第１の基板１４の一面には凸状の光導波路１３が設けられている（第１の基板１４の厚みが光導波路１３の高さとなっている）。そしてこの光導波路１３は入射面１１と出射面１２を有し、前記入射面１１から所定の波長の信号光が入射したとき、この信号光は別の波長の光に変換され、出射面１２から出射される。なお、入射面１１と出射面１２は、第１の基板１４の互いに対向する端面に形成されている。
【００１３】
前記第２の基板１５は、第１の基板１４を支持するために設けられているもので、かつこの第２の基板１５はＬｉＮｂＯ3からなり、その厚みは約５００μｍとしている。
【００１４】
前記樹脂層１６は、第１の基板１４と第２の基板１５との間に形成されたアクリル系のＵＶ樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド等の樹脂からなるもので、第１の基板１４と第２の基板１５とを接合するために形成され、その厚さを約０．５μｍとしている。また、この樹脂層１６はＬｉＮｂＯ3より屈折率が小さいため、光導波路１３に光を閉じ込めることができる。さらに、樹脂層１６は入射面１１側、出射面１２側の面および第１、第２の基板１４，１５の側面に露出している。
【００１５】
前記切欠部１７は、出射面１２側の面に露出した樹脂層１６を約３μｍ除去することによって形成される。すなわち、切欠部１７が形成された箇所は、第１の基板１４と第２の基板１５との間において中空となっている。
【００１６】
ここで、切欠部１７の深さが大きくなればなるほど分解される樹脂の量が減り、また分解される位置が出射面１２から遠くなるため、出射面１２への分解樹脂の付着は少なくなる。一方、切欠部１７の深さが大きくなりすぎると、光導波路１３の先端部が浮いたような状態となるため、強度が弱くなる。そこで切欠部１７の深さは樹脂層１６の厚みより大きく、光導波路１３の高さより小さくすることにより、第１の基板１４と第２の基板１５との接合強度を低減させることなく出射面１２の近傍の樹脂量を減らすことができる。
【００１７】
なお、第１の基板１４と第２の基板１５との接合強度に問題がなければ、同時に入射面１１側の面および第１、第２の基板１４，１５の側面に露出した樹脂層１６に切欠部１７を形成しても構わない。
【００１８】
次に、本発明の一実施の形態における波長変換素子の製造方法について説明する。
【００１９】
図１、図２において、まず、第１の基板１４に一定の間隔で複数の分極反転層を形成する。
【００２０】
次に、第１の基板１４を樹脂層１６を介して第２の基板１５に接合する。その後、第１の基板１４の厚みを研磨、切削、エッチング等によって約４μｍまで薄くし、かつその一面を凸状に加工して入射面１１と出射面１２を有する光導波路１３を形成する。
【００２１】
最後に、第１の基板１４および第２の基板１５の端面を砥粒で研磨した後、入射面１１側、出射面１２側の面および第１、第２の基板１４，１５の側面に露出した樹脂層１６をプラズマ処理により除去して切欠部１７を形成する。
【００２２】
この場合、切欠部１７を形成する前に第１の基板１４および第２の基板１５の端面を研磨しているため、研磨によって第１の基板１４および第２の基板１５が割れるのを防止できるものである。すなわち、切欠部１７を形成すると、第１の基板１４と第２の基板１５との間が中空となるため、この切欠部１７を形成した後に研磨した場合は、第１の基板１４または第２の基板１５が割れてしまうおそれがある。
【００２３】
なお、上記プラズマ処理においては、酸素ガスと四フッ化メタンガスの混合ガスを用いた。プラズマの圧力は１３０Ｐａ付近を用い、酸素ラジカルによる等方エッチングによって樹脂層１６の除去を実施した。また、酸素ガスのみのプラズマの場合は、切欠部１７を約３μｍ形成するのに約２０分要したが、四フッ化メタンガスは樹脂の除去レートをコントロールする作用があるため、四フッ化メタンガスを０．２％添加した場合、切欠部１７を約３μｍ形成するのに処理時間が約２分に短縮された。
【００２４】
上記した本発明の一実施の形態においては、前記樹脂層１６の少なくとも出射面１２側に位置する部分に切欠部１７を形成するようにしているため、出射面１２の近傍の樹脂量を減らすことができ、これにより、分解析出して出射面１２に堆積する樹脂の量も低減させることができるため、光量が低下するのを防止できるという効果が得られるものである。
【００２５】
なお、上記本発明の一実施の形態における波長変換素子においては、樹脂層１６を第１の基板１４と第２の基板１５とを接合するために設けているが、図３、図４に示すように、樹脂層１６を光導波路１３に光波を閉じ込めるために設けてもよい。この場合は、第１の基板１４と第２の基板１５とを直接接合するとともに、第１の基板１４にギャップ１８を形成して、このギャップ１８内に樹脂を充填することにより、樹脂層１６を形成する。また、この場合においても、樹脂層１６を形成したあとに端面を研磨することにより、入射面１１、出射面１２を形成し、そのあと切欠部１７を形成することが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る波長変換素子およびその製造方法は、光量が低下するのを防止できるという効果を有するものであり、非線形光学結晶において擬似位相整合法を用いて信号光の波長を別の波長に変換する波長変換素子において有用となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態における波長変換素子の正面図
【図２】同波長変換素子の側面図
【図３】同波長変換素子の他の例を示す正面図
【図４】同波長変換素子の他の例を示す側面図
【図５】従来の波長変換素子の正面図
【図６】同波長変換素子の側面図
【符号の説明】
【００２８】
１１  入射面
１２  出射面
１３  光導波路
１４  第１の基板
１５  第２の基板
１６  樹脂層
１７  切欠部
【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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