(57)【要約】【課題】給電部直下での分極反転を防止すると共に、周期分極反転用電極のパターン形状が正確に反映された、分極反転部分の形状が均一な分極反転構造を基板の厚みに依らずに実現できる周期分極反転用電極、周期分極反転構造の形成方法及び周期分極反転素子を提供する。【解決手段】強誘電体結晶基板の分極方向と垂直な＋Ｚ面上に配置された周期分極反転用電極であって、＋Ｚ面上の一部に配置された絶縁層と、強誘電体結晶基板と接触せずに絶縁層上に配置され、行方向に延伸する給電部と、絶縁層の配置された領域の残余の領域である分極反転領域において強誘電体結晶基板に接しつつ行方向に垂直な列方向に＋Ｚ面上をストライプ状で互いに離間して平行に延伸し、且つ、少なくとも一方の端部がそれぞれ給電部に接続する複数の反転用電極片とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電体結晶基板の分極方向と垂直な＋Ｚ面上に配置された周期分極反転用電極であって、
前記＋Ｚ面上の一部に配置された絶縁層と、
前記強誘電体結晶基板と接触せずに前記絶縁層上に配置され、行方向に延伸する給電部と、
前記絶縁層の配置された領域の残余の領域である分極反転領域において前記強誘電体結晶基板に接しつつ前記行方向に垂直な列方向に前記＋Ｚ面上をストライプ状で互いに離間して平行に延伸し、且つ、少なくとも一方の端部がそれぞれ前記給電部に接続する複数の反転用電極片と
を備えることを特徴とする周期分極反転用電極。
【請求項２】
前記複数の反転用電極片それぞれの両端部が、前記＋Ｚ面の互いに対向する外縁の両側に沿って配置された前記給電部にそれぞれ接続することを特徴とする請求項１に記載の周期分極反転用電極。
【請求項３】
前記複数の反転用電極片それぞれの一方の端部のみが前記給電部に接続することを特徴とする請求項１に記載の周期分極反転用電極。
【請求項４】
強誘電体結晶基板の分極方向と垂直な＋Ｚ面上の一部に絶縁層を形成するステップと、
給電部が前記強誘電体結晶基板と接触せずに前記絶縁層上に配置されて行方向に延伸し、複数の反転用電極片が前記絶縁層の配置された領域の残余の領域である分極反転領域において前記強誘電体結晶基板に接しつつ前記行方向に垂直な列方向に前記＋Ｚ面上をストライプ状で互いに離間して平行に延伸し、且つ、前記複数の反転用電極片の少なくとも一方の端部がそれぞれ前記給電部に接続するように、前記給電部及び前記複数の反転用電極片を有する周期分極反転用電極を形成するステップと、
前記＋Ｚ面と対向する前記強誘電体結晶基板の−Ｚ面上の、少なくとも前記分極反転領域と対向する領域の全域を覆うように平面電極を形成するステップと、
前記周期分極反転用電極と前記平面電極間に電圧を印加して、前記反転用電極片直下の前記強誘電体結晶基板に分極反転構造を生じさせるステップと
を含むことを特徴とする周期分極反転構造の形成方法。
【請求項５】
前記複数の反転用電極片それぞれの両端部が、前記＋Ｚ面の互いに対向する外縁の両側に沿って配置された前記給電部にそれぞれ接続するように、前記周期分極反転用電極を形成することを特徴とする請求項４に記載の周期分極反転構造の形成方法。
【請求項６】
前記複数の反転用電極片それぞれの一方の端部のみが前記給電部に接続するように前記周期分極反転用電極を形成することを特徴とする請求項４に記載の周期分極反転構造の形成方法。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の周期分極反転構造の形成方法を用いて形成された周期分極反転構造を備えることを特徴とする周期分極反転素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強誘電体結晶基板を用いた周期分極反転用電極、周期分極反転構造の形成方法及び周期分極反転素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
所望の波長のレーザ光を得るためなどに使用される波長変換素子として、強誘電体結晶基板を用いた周期分極反転素子が用いられている。周期分極反転素子では、強誘電体結晶基板内部で分極方向が周期的に反転する周期分極反転構造が形成されている。例えば、周期分極反転素子は、入射するレーザ光と擬似位相整合することによって、２次高調波である波長のレーザ光を出力することができる。このため、周期分極反転素子は、擬似位相整合（ＱＰＭ）型の波長変換素子として使用される。
【０００３】
周期分極反転構造の形成には、強誘電体結晶基板の表面に一定の間隔で配置した周期分極反転用電極に電圧を印加する電圧印加方法などが用いられる。
【０００４】
例えば、強誘電体結晶基板の表面に配置した梯子形状の周期分極反転用電極と、強誘電体結晶基板の裏面に一様に配置した平面電極との間に所定の電圧を印加する。このとき強誘電体結晶基板に生じる電界を強誘電体結晶の分極反転に必要な抗電界よりも大きくすると、周期分極反転用電極の平行ストライプ部分（横木部分）である電極片の直下に分極反転が生じ、強誘電体結晶基板内部に周期分極反転構造が形成される。
【０００５】
しかし、上記方法では、平行ストライプ部分の全体を均一な電位に保つための給電部の直下においても強誘電体結晶基板が不必要に分極反転する。更に、周期分極反転用電極直下の領域をはみ出して分極反転が生じる場合がある。したがって、分極反転部分を周期分極反転用電極パターンの形状を正確に反映した形状に形成することが困難である。つまり、分極反転が不要な給電部直下が分極反転してしまうばかりか、給電部と平行ストライプ部分との接続部付近に電界が集中することにより、分極反転部分の形状が不均一になる。
【０００６】
この問題を解決するために、強誘電体結晶基板上に配置した絶縁膜に細線状の開口パターンを形成し、この絶縁膜上に周期分極反転用電極を配置する方法が提案されている（例えば特許文献１参照。）。この方法によれば、給電部を必要としない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−４３６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記提案された方法では、周期的な開口パターンが形成された絶縁膜上の全面を覆った金属薄膜や電解質溶液を周期分極反転用電極として用いているが、絶縁膜を介して強誘電体結晶基板に電界がかかってしまう。このため、強誘電体結晶基板が厚いために分極反転に高電界が必要な場合に、絶縁膜を厚く形成する必要がある。しかし、絶縁膜を厚くすると微細化が難しくなり、短周期の開口パターンを形成することが困難になる。
【０００９】
上記問題点に鑑み、本発明は、給電部直下での分極反転を防止すると共に、周期分極反転用電極のパターン形状が正確に反映された、分極反転部分の形状が均一な分極反転構造を基板の厚みに依らずに実現できる周期分極反転用電極、周期分極反転構造の形成方法及び周期分極反転素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、強誘電体結晶基板の分極方向と垂直な＋Ｚ面上に配置された周期分極反転用電極であって、（イ）＋Ｚ面上の一部に配置された絶縁層と、（ロ）強誘電体結晶基板と接触せずに絶縁層上に配置され、行方向に延伸する給電部と、（ハ）絶縁層の配置された領域の残余の領域である分極反転領域において強誘電体結晶基板に接しつつ行方向に垂直な列方向に＋Ｚ面上をストライプ状で互いに離間して平行に延伸し、且つ、少なくとも一方の端部がそれぞれ給電部に接続する複数の反転用電極片とを備える周期分極反転用電極が提供される。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、（イ）強誘電体結晶基板の分極方向と垂直な＋Ｚ面上の一部に絶縁層を形成するステップと、（ロ）給電部が強誘電体結晶基板と接触せずに絶縁層上に配置されて行方向に延伸し、複数の反転用電極片が絶縁層の配置された領域の残余の領域である分極反転領域において強誘電体結晶基板に接しつつ行方向に垂直な列方向に＋Ｚ面上をストライプ状で互いに離間して平行に延伸し、且つ、複数の反転用電極片の少なくとも一方の端部がそれぞれ給電部に接続するように、給電部及び複数の反転用電極片を有する周期分極反転用電極を形成するステップと、（ハ）＋Ｚ面と対向する強誘電体結晶基板の−Ｚ面上の、少なくとも分極反転領域と対向する領域の全域を覆うように平面電極を形成するステップと、（ハ）周期分極反転用電極と平面電極間に電圧を印加して、反転用電極片直下の強誘電体結晶基板に分極反転構造を生じさせるステップとを含む周期分極反転構造の形成方法が提供される。
【００１２】
本発明の更に他の態様によれば、（イ）強誘電体結晶基板の分極方向と垂直な＋Ｚ面上の一部に絶縁層を形成するステップと、（ロ）給電部が強誘電体結晶基板と接触せずに絶縁層上に配置されて行方向に延伸し、複数の反転用電極片が絶縁層の配置された領域の残余の領域である分極反転領域において強誘電体結晶基板に接しつつ行方向に垂直な列方向に＋Ｚ面上をストライプ状で互いに離間して平行に延伸し、且つ、複数の反転用電極片の少なくとも一方の端部がそれぞれ給電部に接続するように、給電部及び複数の反転用電極片を有する周期分極反転用電極を形成するステップと、（ハ）＋Ｚ面と対向する強誘電体結晶基板の−Ｚ面上の、少なくとも分極反転領域と対向する領域の全域を覆うように平面電極を形成するステップと、（ハ）周期分極反転用電極と平面電極間に電圧を印加して、反転用電極片直下の強誘電体結晶基板に分極反転構造を生じさせるステップとを含む周期分極反転構造の形成方法を用いて形成された周期分極反転構造を備える周期分極反転素子が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、給電部直下での分極反転を防止すると共に、周期分極反転用電極のパターン形状が正確に反映された、分極反転部分の形状が均一な分極反転構造を基板の厚みに依らずに実現できる周期分極反転用電極、周期分極反転構造の形成方法及び周期分極反転素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極の構成を示す模式的な平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向に沿った模式的な断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る絶縁層と平面電極の配置例を示す模式的な平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極を用いた分極反転構造の形成方法を説明するための工程断面図である（その１）。
【図５】本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極を用いた分極反転構造の形成方法を説明するための工程断面図である（その２）。
【図６】本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極を用いた分極反転構造の形成方法を説明するための工程断面図である（その３）。
【図７】本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極を用いた分極反転構造の形成方法を説明するための工程断面図である（その４）。
【図８】本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極を用いた分極反転構造の状態を示す、＋Ｚ面方向から見た写真である。
【図９】比較例の周期分極反転用電極の構成を示す模式図であり、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＩＸ−ＩＸ方向に沿った断面図である。
【図１０】本発明の実施形態の変形例に係る周期分極反転用電極の構成を示す模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１６】
又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１７】
本発明の実施形態に係る周期分極反転用電極１０は、図１及び図２に示すように、強誘電体結晶基板２０の分極方向と垂直な＋Ｚ面２０１上の一部に配置された絶縁層２１と、絶縁層２１上に配置された給電部１１と、＋Ｚ面２０１の絶縁層２１が配置された領域の残余の領域である分極反転領域２００に配置された複数の反転用電極片１２とを備える。
【００１８】
図１に示した例では、絶縁層２１は＋Ｚ面２０１の外縁領域に枠状で配置され、分極反転領域２００は、絶縁層２１に周囲を囲まれて＋Ｚ面２０１に定義された領域である。図１で、反転用電極片１２の下方に配置された部分の絶縁層２１の外縁を破線で示している。
【００１９】
給電部１１は、強誘電体結晶基板２０と直接には接触しないように配置され、行方向に延伸する。一方、反転用電極片１２は、分極反転領域２００において強誘電体結晶基板２０に接しつつ、行方向に垂直な列方向に＋Ｚ面２０１上をストライプ状で互いに離間して平行に延伸する。なお、詳細は後述するが、給電部１１の延伸する行方向を強誘電体結晶基板２０のＸ軸方向とし、反転用電極片１２の延伸する列方向を強誘電体結晶基板２０のＹ軸方向とすることが好ましい。
【００２０】
複数の反転用電極片１２それぞれの両端部は、＋Ｚ面２０１の互いに対向する外縁の両側に沿って配置された給電部１１にそれぞれ接続する。つまり、図１に示した周期分極反転用電極１０は梯子形状であり、反転用電極片１２は梯子形状の横木に相当する。反転用電極片１２は、強誘電体結晶基板２０の＋Ｚ面２０１上に同一の幅で一定の周期で配列される。給電部１１によって、反転用電極片１２の全体は均一な電位に保たれる。
【００２１】
また、図２に示すように、＋Ｚ面２０１に対向する強誘電体結晶基板２０の−Ｚ面２０２上に平面電極３０が配置されている。したがって、強誘電体結晶基板２０は、周期分極反転用電極１０と平面電極３０とで挟まれている。平面電極３０は、少なくとも分極反転領域２００と対向する領域の全域を覆うように、−Ｚ面２０２上に配置されている。例えば図３に示すように、平面電極３０の外縁Ｓ３は分極反転領域２００の外縁Ｓ２よりも外側に位置する。図３において周期分極反転用電極１０を表示しておらず、絶縁層２１及び強誘電体結晶基板２０を透過して平面電極３０の外縁Ｓ３を破線で示している。
【００２２】
後述するように、強誘電体結晶基板２０の反転用電極片１２直下の部分が分極反転する。
【００２３】
例えば、周期分極反転素子をＱＰＭ型の波長変換素子として使用する場合は、強誘電体結晶基板２０の屈折率や波長変換素子に入射されるレーザ光の波長及び出力されるレーザ光の波長などに応じて周期ｔを決定し、分極反転させる部分（以下において「分極反転部分」という。）と分極反転させない部分（以下において「非分極反転部」という。）の幅が等しくなるように反転用電極片の幅w、及び隣接する反転用電極片１２間の間隔ｄを設定すればよい。
【００２４】
強誘電体結晶基板２０は、例えばタンタル酸リチウム（ＬＴ）単結晶やニオブ酸リチウム（ＬＮ）単結晶などからなる。強誘電体結晶基板２０の厚みは、例えば０．４〜１ｍｍ程度である。
【００２５】
強誘電体結晶基板２０に採用するタンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶は、コングルエント組成（一致溶融組成）又はストイキオメトリ組成（化学量論的組成）のものが用いられる。例えば、タンタル酸リチウムの場合、ストイキオメトリ組成にすることによって、抗電界が１０分の１程度になる。つまり、印加電圧を１０分の１にすることができる。
【００２６】
また、タンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶からなる強誘電体結晶基板２０に、マグネシウム（Ｍｇ）や亜鉛（Ｚｎ）、スカンジウム（Ｓｃ）、インジウム（Ｉｎ）などが添加されていてもよい。これにより、耐光損傷性を高めることができる。また、ニオブ酸リチウムの場合、Ｍｇを５モル％程度添加することにより、抗電界が４分の１程度に減少する。これにより、印加電圧を４分の１程度にすることができる。
【００２７】
絶縁層２１は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）膜、フォトレジスト膜などの絶縁膜が使用される。
【００２８】
周期分極反転用電極１０には、例えばタンタル（Ｔａ）膜やアルミニウム（Ａｌ）膜などが採用可能である。他にも、金（Ａｕ）膜、銀（Ａｇ）膜、クロム（Ｃｒ）膜、銅（Ｃｕ）膜、ニッケル（Ｎｉ）膜、ニッケルクロム合金（Ｎｉ-Ｃｒ）膜、パラジウム（Ｐｄ）膜、モリブデン（Ｍｏ）膜、タングステン（Ｗ）膜なども使用可能である。周期分極反転用電極１０は、例えば、強誘電体結晶基板２０の＋Ｚ面２０１上に形成されたＴａ膜をフォトリソグラフィ技術などを用いてパターニングすることにより形成される。
【００２９】
平面電極３０には、例えばＴａ膜やＡｌ膜などが採用可能である。平面電極３０は、強誘電体結晶基板２０の−Ｚ面２０２上にベタ電極として形成される。
【００３０】
以下に、図４〜図７を参照して周期分極反転用電極１０を用いた分極反転構造の形成について説明する。図４〜図７は、図１のＩＩ−ＩＩ方向に沿った断面図である。
【００３１】
先ず、強誘電体結晶基板２０の＋Ｚ面２０１上の全面に、膜厚２５０μｍ程度の酸化シリコン膜からなる絶縁膜２１０を形成する。そして、絶縁膜２１０上にフォトレジスト膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングする。具体的には、図４に示すように、給電部１１を配置する領域上にフォトレジスト膜４１を残す。フォトレジスト膜４１をマスクにして絶縁膜２１０をエッチングすることにより開口部２１１を形成し、図５に示すように絶縁層２１を形成する。これにより、開口部２１１において強誘電体結晶基板２０の分極反転領域２００が露出する。開口部２１１の大きさは、例えば、給電部１１の延伸する行方向が１２ｍｍ、反転用電極片１２の延伸する列方向が１ｍｍである。上記の工程により、分極反転領域２００を内側に囲むように絶縁層２１が枠状に形成される。
【００３２】
次いで、開口部２１１を埋め込むようにして金属膜１００を絶縁層２１上に形成する。金属膜１００の膜厚は例えば１００ｎｍ程度である。そして、金属膜１００上にフォトレジスト膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト膜をパターニングする。具体的には、図６に示すように、給電部１１及び反転用電極片１２を形成する領域上にフォトレジスト膜４２を残す。フォトレジスト膜４２をマスクにして金属膜１００をエッチングすることにより、給電部１１及び反転用電極片１２が形成される。これにより、図１に示した周期分極反転用電極１０が得られる。
【００３３】
図７に示すように、強誘電体結晶基板２０の−Ｚ面２０２上にベタ電極として平面電極３０を形成する。既に述べたように、少なくとも分極反転領域２００と対向する領域の全域を覆うように、−Ｚ面２０２上に平面電極３０が配置される。
【００３４】
その後、強誘電体結晶基板２０の＋Ｚ面２０１上に配置された給電部１１と−Ｚ面２０２上に配置された平面電極３０との間に、電圧Ｖを印加する。電圧Ｖの大きさは、強誘電体結晶基板２０を分極反転させるのに必要な抗電界に応じて設定される。つまり、強誘電体結晶基板２０の材料の抗電界よりも高い電界が強誘電体結晶基板２０に生じるように、電圧Ｖは設定される。ただし、給電部１１直下の領域において強誘電体結晶基板２０が分極反転しないように、絶縁層２１の膜厚及び電圧Ｖの大きさを設定する。
【００３５】
上記のように周期分極反転用電極１０と平面電極３０間に電圧Ｖを印加すると、周期分極反転用電極１０と平面電極３０間において、反転用電極片１２直下の全域で＋Ｚ面２０１に対して垂直な電界が生じる。その結果、反転用電極片１２直下の強誘電体結晶基板２０において、＋Ｚ面２０１から−Ｚ面２０２まで基板厚全体にわたり均一に分極反転する。
【００３６】
反転用電極片１２は＋Ｚ面２０１上で周期的に配置されている。したがって、図１に示した周期分極反転用電極１０によれば、分極反転領域２００において反転用電極片１２の直下に均一な形状の分極反転部分が周期的に形成される。つまり、均一な分極反転部分と非分極反転部分とを交互に周期的に備えた周期分極反転構造が強誘電体結晶基板２０に形成される。
【００３７】
その結果、均一な分極反転部分と非分極反転部分とが交互に配置された周期分極反転構造を有する周期分極反転素子が得られる。例えば、ＱＰＭ型波長変換素子、電気光学偏光器、テラヘルツ波発生装置などを実現できる。
【００３８】
上述したように、反転用電極片１２が延伸する列方向を強誘電体結晶基板２０のＹ軸方向とし、反転用電極片１２が周期的に配列される行方向をＸ軸方向とすることが好ましい。これは、Ｘ軸方向に比べてＹ軸方向の方が分極反転が広がりやすく、Ｚ面における分極反転部分の長手方向をＹ軸方向にすることが短周期の分極反転構造の形成に有利なためである（Y. Sheng 他、"Anisotropy of domain broadening in periodically poled lithium niobate crystals"、Appl. Phys. Lett. 88, 041121 (2006)参照。）。
【００３９】
図８に、上記に説明した形成方法を用いて試作した周期分極反転構造の状態を示す。試作した周期分極反転構造は、強誘電体結晶基板２０としてＭｇＯをドープした定比組成タンタル酸リチウム結晶（ＭｇＳＬＴ）を用いて形成した。強誘電体結晶基板２０の厚みは０．４ｍｍであり、試作に用いた強誘電体結晶の抗電界は８００Ｖ／ｍｍ以下であった。周期分極反転用電極１０と平面電極３０間に８００Ｖ／ｍｍの電界がかかるように設定された電圧Ｖを３秒間印加して、周期分極反転構造を形成した。
【００４０】
図８は、強誘電体結晶基板２０において分極反転した部分と分極反転していない部分のエッチングレートが異なることを利用して、＋Ｚ面２０１をエッチングして分極反転部分と非分極反転部分を示したものである。図８に示した＋Ｚ面２０１では、エッチングレートの高い分極反転部分が凹部になっている。図８に示すように、反転用電極片１２の全体に渡って均一な、周期分極反転用電極１０のパターン形状が正確に反映された分極反転構造が形成されている。
【００４１】
比較例として、＋Ｚ面２０１の全面に配置した絶縁層２１Ａに周期的に開口部を形成し、この開口部において絶縁層２１Ａ上に配置した周期分極反転用電極１０Ａと強誘電体結晶基板２０とを接触させた例を、図９（ａ）、図９（ｂ）に示す。図９（ａ）では、周期分極反転用電極１０Ａと強誘電体結晶基板２０が接触している部分（以下において、「接触部分」という。）と周期分極反転用電極１０Ａと強誘電体結晶基板２０が接触していない部分（以下において、「非接触部分」という。）との境界を破線で示している。破線で囲まれた絶縁層２１Ａの開口部が周期分極反転用電極１０Ａと強誘電体結晶基板２０が接触している部分である。図９（ｂ）に示すように、非分極反転部分上に絶縁層２１Ａを介して周期分極反転用電極１０Ａが配置されている。
【００４２】
図９（ａ）、図９（ｂ）に示した比較例では、周期分極反転用電極１０Ａと平面電極３０間に電圧を印加した場合に、絶縁層２１Ａの膜厚が不十分であると、絶縁層２１Ａを介して非接触部分の強誘電体結晶基板２０に電界が発生してしまう。このため、例えば強誘電体結晶基板２０が厚いために分極反転に高電界が必要な場合などにおいては、非接触部分が分極反転しないように絶縁層２１Ａの膜厚を厚くする必要がある。しかし、絶縁層２１Ａを厚くすると微細化が難しくなり、絶縁層２１Ａに短周期の開口パターンを形成することが困難になる。このため、強誘電体結晶基板２０に所望の周期で周期分極反転構造を形成することができない。
【００４３】
これに対して、図１に示した周期分極反転構造では、分極反転領域２００において接触部分にのみ反転用電極片１２が周期的に配置され、非接触部分には周期分極反転用電極１０が配置されていない。このため、絶縁層２１を配置しなくても、分極反転領域２００の非接触部分には電界が発生しない。つまり、強誘電体結晶基板２０の分極反転に高電界が必要である場合に、給電部１１直下の分極反転領域２００を分極反転させないために絶縁層２１を厚くしても、短い周期の分極反転部分を形成することができる。
【００４４】
以上に説明したように、図１に示した周期分極反転用電極１０では、分極反転が不要な給電部１１直下の強誘電体結晶基板２０と給電部１１との間にのみ絶縁層２１が配置され、分極反転部分及び分極反転部分間の非分極反転部分を含む分極反転領域２００には絶縁層２１が配置されていない。したがって、分極反転領域２００上の絶縁膜に開口パターンを形成する必要がなく、強誘電体結晶基板２０に発生させる電界に応じて絶縁層２１の膜厚を任意に厚くすることができる。その結果、給電部１１直下では分極反転が生じない。また、分極反転領域２００と絶縁層２１との境界における分極反転部分の端部を境界に沿って均一に揃えることができる。上記のように、周期分極反転用電極１０を用いて分極反転構造を形成することによって、強誘電体結晶基板２０の厚みに依らずに、周期分極反転用電極１０のパターン形状が正確に反映された分極反転構造を実現できる。
【００４５】
＜変形例＞
図１では、周期分極反転用電極１０が梯子形状である場合について説明した。しかし、周期分極反転用電極１０が他の形状であってもよい。図１０に、周期分極反転用電極１０が櫛型形状である例を示す。
【００４６】
図１０に示した周期分極反転用電極１０は、Ｘ軸方向に延伸する給電部１１、及び給電部１１からＹ軸方向に延伸する複数の短冊状の反転用電極片１２を有する櫛形形状である。一方の端部のみが給電部１１にそれぞれ接続する複数の反転用電極片１２が、一定の間隔でＸ軸方向に周期的に配置されている。つまり、給電部１１が櫛の柄に相当し、反転用電極片１２が櫛の歯に相当する。給電部１１と強誘電体結晶基板２０間には絶縁層２１が配置されている。
【００４７】
強誘電体結晶基板２０の材料の抗電界よりも高い電界が反転用電極片１２直下の領域に発生するように、周期分極反転用電極１０と平面電極３０間に電圧を印加する。このとき、給電部１１直下の強誘電体結晶基板２０には抗電界よりも高い電界が生じないように絶縁層２１の膜厚を設定する。以上により、給電部１１直下の領域で分極反転させることなく、反転用電極片１２直下の領域で強誘電体結晶基板２０が分極反転する。そして、分極反転領域２００と絶縁層２１との境界における分極反転部分の端部を、境界に沿って均一に揃えることができる。
【００４８】
上記のように、図１０に示した周期分極反転用電極１０を使用することによっても、強誘電体結晶基板２０の厚みに依らずに、周期分極反転用電極１０パターンの形状が正確に反映された分極反転構造を実現できる。
【００４９】
なお、給電部１１の両側からＹ軸方向に沿ってそれぞれ延伸する反転用電極片１２を有する周期分極反転用電極１０を用いて、強誘電体結晶基板２０に分極反転構造を形成してもよい。
【００５０】
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１０…周期分極反転用電極
１１…給電部
１２…反転用電極片
２０…強誘電体結晶基板
２１…絶縁層
３０…平面電極
１００…金属膜
２００…分極反転領域
２０１…＋Ｚ面
２０２…−Ｚ面
２１０…絶縁膜
２１１…開口部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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