(57)【要約】【課題】基板の両面が利用可能な状態の薄板基板を短時間且つ低コストで作製する。【解決手段】ダイサーを用いて自発分極方向に垂直な面を第１の主表面１１とする基板３１を切削加工して、第１の主表面１１と第２の主表面１２とを有する非加工部２と、第１の主表面１１と切削面１３とを有する切削加工部３を備えるテラス状薄板基板１を作製する。ダイサーの極薄外周刃３２の径方向に対して第１の主表面１１が平行になるように基板３１を設置し、基板３１の側面に極薄外周刃３２を押し当てて基板３１の一部を削り取る。削り取る作業は、先ず、第２の主表面１２側の側面端部に極薄外周刃３２を押し当てて第２の主表面１２を含む表層部分を削り取り、これにより形成された切削面Ｌ１側の側面端部に極薄外周刃３２を押し当てて切削面Ｌ１を含む表層部分を削り取る作業を繰り返し実施することで、第１の主表面１１と切削面１３の距離を短くする。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分極反転構造を有するデバイスを作製するために用いる、自発分極の方向に垂直な面を第１の主表面とする強誘電性光学結晶基板であって、
前記第１の主表面と当該第１の主表面に対向する第２の主表面とを有する非加工部と、
前記強誘電性光学結晶基板の外周に配置された、前記第１の主表面と前記第１の主表面に対向する切削面とを有する切削加工部を備え、
前記第１の主表面と前記切削面との距離は、前記第１の主表面と前記第２の主表面との距離よりも短いことを特徴とするテラス状薄板基板。
【請求項２】
前記切削加工部と前記非加工部の境界部分において、前記切削面は、第２の主表面に向かって湾曲し、第２の主表面に交わっていることを特徴とする請求項１記載のテラス状薄板基板。
【請求項３】
高速回転するスピンドルの先端に取り付けられた極薄外周刃により被加工物の一部を削り取る装置を用いて、自発分極の方向に垂直な面を第１の主表面とする強誘電性光学結晶基板を切削加工することにより、前記第１の主表面と当該第１の主表面に対向する第２の主表面とを有する非加工部と、前記強誘電性光学結晶基板の外周に配置された、前記第１の主表面と前記第１の主表面に対向する切削面とを有する切削加工部を備えるテラス状薄板基板を作製する方法であって、
前記極薄外周刃の径方向に対して前記第１の主表面が平行になるように、前記装置に対して前記強誘電性光学結晶基板を設置する第１のステップと、
前記第１の主表面と前記第１の主表面に対向する第２の主表面とを接続する前記強誘電性光学結晶基板の側面に前記極薄外周刃を押し当てて前記強誘電性光学結晶基板の一部を削り取る第２のステップとを有し、
前記第２のステップでは、先ず、前記第２の主表面側の側面端部に前記極薄外周刃を押し当てて前記第２の主表面を含む表層部分を削り取し、これにより形成された切削面側の側面端部に前記極薄外周刃を押し当てて前記切削面を含む表層部分を削り取る作業を繰り返し実施することにより、前記第１の主表面と前記切削面の距離を短くする切削加工部の薄板化を行う
ことを特徴とするテラス状薄板基板の作製方法。
【請求項４】
前記切削面を含む表層部分を削り取る作業は、複数回に分けて行うことを特徴とする請求項３記載のテラス状薄板基板の作製方法。
【請求項５】
請求項１又は２記載のテラス状薄板基板を用いた擬似位相整合第二高調波発生デバイスであって、
前記切削加工部に形成された光導波路と、
前記光導波路に沿って、自発分極方向が反転された分極反転層と、自発分極方向が反転されずに前記テラス状薄板基板の自発分極方向のままである非分極反転層とが交互に形成された周期分極反転構造とを備え、
前記分極反転層及び前記非分極反転層の光導波路に沿った長さは、それぞれコヒーレント長である
ことを特徴とする擬似位相整合第二高調波発生デバイス。
【請求項６】
前記光導波路は、前記第１の主表面から前記切削面に渡って形成されていることを特徴とする請求項５記載の擬似位相整合第二高調波発生デバイス。
【請求項７】
請求項１又は２記載のテラス状薄板基板を用いた高密度記録媒体であって、
前記切削加工部に、自発分極方向が反転されたドット状の分極反転領域が行列状に一定の間隔で形成され、前記行列状の各領域における自発分極方向が上向きか下向きかによって１ビットの情報を記憶する
ことを特徴とする高密度記録媒体。
【請求項８】
請求項１又は２記載のテラス状薄板基板を用いたレーザであって、
前記切削加工部に形成された複数のドット状のエッチングホールと、
前記複数のドット状のエッチングホールにより囲まれた光導波路と、
光導波路の途中において対向して形成された、ドット状のエッチングホールからなる２つの反射ミラーと、
前記対向する２つの反射ミラーの間に閉じ込められた光を増幅して発振する手段と
を備えることを特徴とするレーザ。
【請求項９】
請求項１又は２記載のテラス状薄板基板を用いた光変調器であって、
前記切削加工部に対向して形成された２つのＹ分極導波路と、
前記２つのＹ分岐導波路のアームをつなぐ直線領域に形成された、複数のドット状のエッチングホールにより囲まれた光導波路と、
前記アームの一方の前記直線領域に形成された、当該直線領域に沿って自発分極方向が反転された分極反転層と自発分極方向が反転されずに前記テラス状薄板基板の自発分極方向のままである非分極反転層とが交互に形成された周期分極反転構造と、
前記切削加工部の少なくとも前記直線領域の前記第１の主表面及び切削面に形成された１対の電極と
を備えることを特徴とする光変調器。
【請求項１０】
請求項１又は２記載のテラス状薄板基板を用いた光変調器であって、
前記切削加工部に対向して形成された２つのＹ分極導波路と、
前記２つのＹ分岐導波路のアームをつなぐ直線領域に形成された、複数のドット状のエッチングホールにより囲まれた光導波路と、
前記切削加工部の少なくとも前記直線領域の前記第１の主表面に形成された電極と
を備えることを特徴とする光変調器。
【請求項１１】
請求項１又は２記載のテラス状薄板基板を用いた光変調器であって、
前記切削加工部に形成された複数のドット状のエッチングホールと、
前記複数のドット状のエッチングホールにより囲まれた光導波路と、
前記光導波路の途中において対向して形成された、ドット状のエッチングホールからなる２つの反射ミラーと、
少なくとも前記光導波路の前記２つの反射ミラーに挟まれた領域の前記第１の主表面及び切削面に形成された１対の電極と
を備えることを特徴とする光変調器。
【請求項１２】
前記請求項３又は４記載のテラス状薄板基板の作製方法により作製されたテラス状薄板基板に微小な分極反転領域を形成する分極反転方法であって、
前記テラス状薄板基板の切削面に導電膜を形成する第３のステップと、
前記切削加工部の第１の主表面に金属探針の先端を近づける第４のステップと、
前記導電膜と前記金属探針の間に所定の電圧を印加して、金属探針の先端を近づけた領域における前記強誘電性光学結晶の自発分極の向きを反転させる第５のステップ
とを備えることを特徴とするテラス状薄板基板の分極反転方法。
【請求項１３】
前記第５のステップにおいて、所定の電圧を印加した状態で、前記金属探針を前記切削加工部の第１の主表面上で走査することを特徴とする請求項１２記載のテラス状薄板基板の分極反転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラス状薄板基板、テラス状薄板基板の作製方法、擬似位相整合第二高調波発生デバイス、高密度記録媒体、レーザ、光変調器、テラス状薄板基板の分極反転方法に関し、特に、ダイシングソー又はダイサーを用いたテラス状薄板基板の作製方法及びテラス状薄板基板を用いた非線形光学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
強誘電体非線形光学結晶材料を用いた擬似位相整合（Ｑｕａｓｉ−Ｐｈａｓｅ−Ｍａｔｃｈｉｎｇ：ＱＰＭ）第二高調波発生（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：ＳＨＧ）デバイスは、波長変換デバイスの高効率化に最も適しており、メモリ、ディスプレイ、レーザプリンタ、光計測などの幅広い分野において高効率青色コヒーレント光源を実現するために必要とされているため、内外の主要研究機関で精力的に研究が行われている（例えば、特許文献１及び２参照）。なお、ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスによれば、青色に限らず、他の多くの色（紫外光〜赤外光〜ＴＨｚまで）を出力することが可能であるが、ここでは青色を例に取り、説明を続ける。
【０００３】
図２３に示すように、ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスは、非線形光学結晶１００内に形成されるコヒーレント長（ｌｃ）の周期を有する分極反転１１１からなる周期分極反転構造を形成し、光導波路１１２を形成し、入射光（ポンプ光）１１３を変換し、青色光源としての出射光１１４を創出する。ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスの短波長化・小型化・高性能化のためには、分極反転構造の微細化が重要であり、このためには強誘電体非線形光学結晶基板の薄板化が重要な課題となっている。  また、後述する本発明の第３及び第４の実施の形態において述べる高密度記録媒体やフォトニック結晶においては、分極反転のドメインサイズの微細化が重要な課題であり、このためにも強誘電体非線形光学結晶基板の薄板化が重要な課題となっている。
【０００４】
例えば、ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスのコヒーレント長としては、短いもの（紫外線用）で０．７μｍ（１．４μｍ周期）が必要であり、フォトニック結晶では０．４μｍφ、高密度記録媒体では〜３ｎｍφがそれぞれ必要とされている。
【０００５】
これまでに、ＬｉＮｂＯ３（以後、「ＬＮ」と略す。）、ＬｉＴａＯ３（以後、「ＬＴ」と略す。）といった強誘電体光学結晶においては、液相エピタキシ（ＬＰＥ）法（非特許文献１参照）、ゾルゲル法（非特許文献２参照）等の薄膜成長法や、結晶を金属板に貼り付けた状態で研磨する薄板加工法（非特許文献３参照）等が報告されている。
【特許文献１】特開２００５−２３４１４７号公報
【特許文献２】特開２００６−１０６８０４号公報
【非特許文献１】Ｓ．Ｋｏｎｄｏ，Ｓ．Ｍｉｙａｚａｗａ，Ｓ．Ｆｕｓｈｉｍｉ  ａｎｄ  Ｋ．Ｓｕｇｉｉ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，２６，４８９（１９７５）．
【非特許文献２】Ｓ．Ｈｉｒａｎｏ  ａｎｄ  Ｋ．Ｋａｔｏ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｏｌｉｄｓ  １００，５３８（１９８８）
【非特許文献３】Ｋ．Ｔｅｒａｂｅ，Ｍ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｓ．Ｔａｋｅｋａｗａ  ａｎｄ  Ｋ．Ｋｉｔａｍｕｒａ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，８２，４３３（２００３）．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記のいずれの方法も薄板状の基板の作製には多大な時間や工程及び費用がかかる。
【０００７】
また、作製された薄板基板の裏面には金属板等が貼り付けられているので、分極反転構造が薄板基板の表裏面にかけて均一に形成されているか否かを観察することが出来ないなど、作製された薄板基板の片面しか利用できないという自由度の制限があった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、作製された基板の両面が利用可能なテラス状薄板基板を短時間且つ低コストで作製する方法、この方法で作製されたテラス状薄板基板及びこのテラス状薄板基板を用いた微細な分極反転構造及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の第１特徴は、分極反転構造を有するデバイスを作製するために用いる、自発分極の方向に垂直な面を第１の主表面とする強誘電性光学結晶基板であって、この基板は、第１の主表面と当該第１の主表面に対向する第２の主表面とを有する非加工部と、強誘電性光学結晶基板の外周に配置された、第１の主表面と第１の主表面に対向する切削面とを有する切削加工部を備える。第１の主表面と切削面との距離は、第１の主表面と第２の主表面との距離よりも短い。
【００１０】
切削加工部の第１の主表面及び切削面の両面を顕微鏡などで観察することが出来るなど、基板両面の利用が可能となり自由度が向上する。したがって、テラス状薄板基板を用いて、自発分極方向に垂直な第１の主表面及び切削面を使用して切削加工部に微細な分極反転構造を容易に形成することができる。また、テラス状薄板基板は切削加工部に連続して非加工部を備えるので、基板の取り扱いが容易になる。
【００１１】
切削加工部と非加工部の境界部分において、切削面は、第２の主表面に向かって湾曲し、第２の主表面に交わっていることが望ましい。切削面を湾曲させて第２の主表面に交わらせることにより切削加工部の十分な機械的強度を確保することができる。
【００１２】
本発明の第２の特徴は、高速回転するスピンドルの先端に取り付けられた極薄外周刃により被加工物の一部を削り取る装置を用いて、自発分極の方向に垂直な面を第１の主表面とする強誘電性光学結晶基板を切削加工することにより、第１の主表面と当該第１の主表面に対向する第２の主表面とを有する非加工部と、強誘電性光学結晶基板の外周に配置された、第１の主表面と第１の主表面に対向する切削面とを有する切削加工部を備えるテラス状薄板基板を作製する方法であって、この方法は、極薄外周刃の径方向に対して第１の主表面が平行になるように、装置に対して強誘電性光学結晶基板を設置する第１のステップと、第１の主表面と第１の主表面に対向する第２の主表面とを接続する強誘電性光学結晶基板の側面に極薄外周刃を押し当てて強誘電性光学結晶基板の一部を削り取る第２のステップとを有する。第２のステップでは、先ず、第２の主表面側の側面端部に極薄外周刃を押し当てて第２の主表面を含む表層部分を削り取し、これにより形成された切削面側の側面端部に極薄外周刃を押し当てて切削面を含む表層部分を削り取る作業を繰り返し実施することにより、第１の主表面と切削面の距離を短くする切削加工部の薄板化を行う。
【００１３】
本発明の第２の特徴において、切削面を含む表層部分を削り取る作業は、複数回に分けて行っても構わない。或いは第１の主表面と第２の主表面の中間付近に極薄外周刃を押し当てて強誘電性光学結晶基板の一部を削り取る作業を複数回（例えば２回）実施し、その後、極薄外周刃の径方向に対して第２の主表面が略垂直になるように第２の主表面に極薄外周刃を押し当てて強誘電性光学結晶基板の一部を削り取ることにより、切削加工部を形成してもよい。
【００１４】
本発明の第３の特徴は、上記のテラス状薄板基板を用いた擬似位相整合第二高調波発生デバイスであって、切削加工部に形成された光導波路と、光導波路に沿って、自発分極方向が反転された分極反転層と、自発分極方向が反転されずにテラス状薄板基板の自発分極方向のままである非分極反転層とが交互に形成された周期分極反転構造とを備える擬似位相整合第二高調波発生デバイスであって、分極反転層及び非分極反転層の光導波路に沿った長さは、それぞれコヒーレント長である。
【００１５】
本発明の第３の特徴において、光導波路は、第１の主表面から切削面に渡って形成されていることが望ましい。光導波路の＋Ｚ方向及び−Ｚ方向の境界面はともに空気に接しており、伝搬する光の密度が高いために擬似位相整合第二高調波発生デバイスの変換効率が高い。
【００１６】
本発明の第４の特徴は、上記のテラス状薄板基板の作製方法により作製されたテラス状薄板基板に微小な分極反転領域を形成する分極反転方法であって、この方法は、テラス状薄板基板の切削面に導電膜を形成する第３のステップと、切削加工部の第１の主表面に金属探針の先端を近づける第４のステップと、導電膜と金属探針の間に所定の電圧を印加して、金属探針の先端を近づけた領域における強誘電性光学結晶の自発分極の向きを反転させる第５のステップとを備える。
【００１７】
自発分極方向に垂直な第１の主表面及び切削面を有する切削加工部の板厚が極めて薄く形成されているため、スケーリング則にしたがって微小な印加電圧によって微細な分極反転構造を容易に形成することができる。
【００１８】
第５のステップにおいて、所定の電圧を印加した状態で、金属探針を切削加工部の第１の主表面上で走査することが望ましい。金属探針を切削加工部の第１の主表面上で走査することにより、走査パターンにしたがった分極反転構造を形成することができる。よって、所定の間隔をおいてライン状に金属探針を走査することにより、微細な周期分極反転構造を容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、作製された基板の両面が利用可能なテラス状薄板基板を短時間且つ低コストで作製する方法、この方法で作製されたテラス状薄板基板及びこのテラス状薄板基板を用いた微細な分極反転構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付している。
（第１の実施の形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係わるテラス状薄板基板１の全体構成を説明する。テラス状薄板基板１は、自発分極の方向に垂直な面を表面又は裏面とする強誘電性光学結晶からなる基板であって、ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスなどの分極反転構造を有するデバイスを作製するために用いられる基板である。テラス状薄板基板１の形状は平板形状であって、基板１の外周の１つの辺（ここでは１つの長辺）に、分極反転構造を有するデバイスが形成される極薄のテラス状の切削加工部３が形成され、それ以外の部分は、通常の強誘電性光学結晶基板の厚さ（４００〜５００μｍ程度）の非加工部２からなる。また、切削加工部３が形成されていない非加工部２の１つの角部には強誘電性光学結晶の結晶方位を識別するために角落とし部４が形成されている。
【００２１】
本発明の実施の形態において「強誘電性光学結晶」には、強誘電体非線形光学結晶であるＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム：以後、「ＬＮ」と略す。）結晶やＬｉＴａＯ３（タンタル酸リチウム：以後、「ＬＴ」と略す。）結晶が含まれる。ＬＮ結晶及びＬＴ結晶は、三方晶系に属する一軸性結晶であって大きな非線形光学定数を有するため、非線形光学効果による現象を用いて例えば第二高調波を発生するＱＰＭ−ＳＨＧデバイスの作製等に用いられている。この他にも、非線形光学効果には、ＳＦＧ（光和周波発生）、ＤＦＳ（光差周波発生）、ＯＰＯ（光パラメトリック発振）など多くのデバイス群がある。また、ＬＮ結晶及びＬＴ結晶は、分極方向がＣ軸（図１のＺ軸）方向において＋ＰＳと−ＰＳの２つのみを示す１８０°ドメイン構造を有しており、自発分極の向きを反転させることにより周期分極反転構造を形成することが可能となる。周期分極反転構造を有するＱＰＭ−ＳＨＧデバイスについては第２の実施の形態において説明する。
【００２２】
図２は、図１の点線５で囲んだ切削加工部３の一部分を拡大した斜視図である。なお、図２では、非加工部２の形状（テラス形状）を説明するため、便宜上、Ｘ方向に垂直な面で切削加工部３の一部分を切断した状態を示すが、実際には、図２に示すテラス形状を備える非加工部２が図１に示すテラス状薄板基板１の外周の１辺に渡って連続して形成されている。
【００２３】
図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係わるテラス状薄板基板１は、自発分極方向ＰＳに垂直な面を第１の主表面１１とする強誘電性光学結晶基板であって、第１の主表面１１と第１の主表面１１に対向する第２の主表面１２とを有する非加工部２と、第１の主表面１１と第１の主表面１１に対向する切削面１３とを有する切削加工部３とを備える。第１の主表面１１と切削面１３との距離は、第１の主表面１１と第２の主表面１２との距離よりも短い。換言すれば、切削加工部３の厚さは、非加工部２の厚さよりも薄い。切削面１３は第１の主表面１１に対して略平行に形成され、第２の主表面１２も第１の主表面１１に対して略平行に形成されている。なお、自発分極方向ＰＳ（＋Ｚ方向）に表出した第２の主表面１２及び切削面１３を「＋Ｃ面」と呼び、自発分極方向ＰＳの逆方向（−Ｚ方向）に表出した第１の主表面１１を「−Ｃ面」と呼ぶ。
【００２４】
非加工部２と切削加工部３との境界部分において、切削面１３は、第２の主表面１２に向かって湾曲し、第２の主表面に略垂直に交わっている。このように、非加工部２と切削加工部３との境界部分において、第２の主表面１２と切削面１３は段差面１４を介して接続され、段差面１４のうち切削面１３と接続する部分には、Ｘ方向を軸とする柱状曲面からなる湾曲部１５が形成されている。
【００２５】
次に、図３〜図１０を参照して、図１及び図２に示したテラス状薄板基板１の作製方法について説明する。図３は、図１及び図２に示したテラス状薄板基板１の作製方法の手順を示すフローチャートである。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、図３のステップＳ０１（結晶切断）を説明する図である。図５は、図３のステップＳ０３（電極付）を説明する図である。図６は、図３のステップＳ０４（表面保護）を説明する図である。図７は、図３のステップＳ０５（マウント）を説明する図である。図８は、図３のステップＳ０７（チッピング除去）を説明する図である。図９は、図３のステップＳ０８（テラス加工）を説明する図である。図１０は、図３のステップＳ０９（寸法測定）を説明する図である。
【００２６】
（イ）先ず、ステップＳ０１において、図４（ａ）に示すように、高速回転するスピンドルの先端に取り付けられた極薄外周刃により被加工物を切断する装置（例えば、ダイシングソーやダイサーなど）を用いて、円盤状のＬＮ結晶からなるウェハ２１を、Ｙ方向に平行且つ等間隔の複数の切り込み線２２及びＸ方向に平行且つ等間隔の複数の切り込み線２３に沿って切断し、図４（ｂ）に示すような短冊状基板３１を作製する。そして、短冊状基板３１の１つの角部を削り取って角落とし部４を形成する。その後、ダイサーの台座から短冊状基板３１を取り外し、水洗、超音波洗浄、メタノール洗浄、アセトン洗浄を実施し、乾燥させる。
【００２７】
（ロ）ステップＳ０２に進み、クリーンルーム内において、中性洗剤を５０倍程度希釈した溶液を綿棒に染み込ませ、短冊状基板３１の表裏面（第１及び第２の主表面）をその綿棒で１００回程度こする。そして、エタノール、アセトンを用いて洗浄し、乾燥させる。
【００２８】
（ハ）ステップＳ０３に進み、図５に示すように、スパッタリング装置（真空チャンバ）内の台座２４の上に、金薄膜を形成したい＋Ｃ面（第２の主表面）１２を上に向けて短冊状基板３１を設置し、短冊状基板３１の＋Ｃ面１２にスパッタリングにより金（Ａｕ）を蒸着させる。スパッタリングの条件の一例として、直径５０ｍｍの金のターゲットを使用した場合、真空度は０．１Ｔｏｒｒ、電流値は３ｍＡ、スパッタリング時間は１０分で行えばよい。
【００２９】
（ニ）ステップＳ０４に進み、短冊状基板３１の−Ｃ面（第１の主表面）１１にレジストを塗布する。具体的には、先ず、レジストを室温に戻し、レジストを図６のシリンジ２５で吸い取る。シリンジ２５の先端にフィルタ２６を取り付ける。スピナー２７上に短冊状基板３１を−Ｃ面１１を上に向けて吸着させる。短冊状基板３１の−Ｃ面１１上にレジストを滴下する。スピナー２７を回転させて−Ｃ面１１に均一な膜厚のレジスト層を形成する。そして、オーブンでベークすることで−Ｃ面１１上のレジスト層を固化させる。
【００３０】
（ホ）ステップＳ０５に進み、図７に示すように、ソーダガラス板２９の平坦面の上に治具３０ａ、３０ｂを配置し、治具３０ａと治具３０ｂの間に短冊状基板３１を挟み、台座２９、治具３０ａ、３０ｂ及び短冊状基板３１をワックスで固定する。短冊状基板３１は、その長辺側の端面が上を向き、且つソーダガラス板２９の平坦面に対して短冊状基板３１の−Ｃ面（第１の主表面）１１が垂直になるように固定される。具体的な手順は次の通りである。先ず、ホットプレート２８上に濾紙を敷き、濾紙の上に平板状のソーダガラス板２９を載せる。ホットプレート２８を８０〜１００℃程度まで加熱し、ソーダガラス板２９上でシフトワックスを溶かす。平板ガラスからなる治具３０ａ、３０ｂをソーダガラス板２９上に載せ、短冊状基板３１の長辺側の端面を上にして短冊状基板３１を治具３０ａ、３０ｂで挟み込む。治具３０ａ、３０ｂ及び短冊状基板３１を上から軽く押さえ、その後、ホットプレート２８の温度を下げて、シフトワックスを固化させる。
【００３１】
（へ）ステップＳ０６に進み、高速回転するスピンドルの先端に取り付けられた極薄外周刃により被加工物の一部を削り取る装置（例えば、ダイシングソーやダイサーなど）のアライメント調整を行う。具体的には、極薄外周刃（ブレード）のドレスを行い、極薄外周刃の高さを測定する。そして、ダイサーの吸着テーブル上にＳｉ基板などを設置して実際に切ってそのカットラインとヘアラインを一致させることによりヘアライン合わせを行う。
【００３２】
（ト）その後、ダイサーの吸着テーブル上に、図７に示したソーダガラス板２９、治具３０ａ、３０ｂ及び短冊状基板３１を載置する。ダイサーの極薄外周刃は、吸着テーブルの平坦面に対して極薄外周刃の径方向が垂直になるように配置されている。したがって、吸着テーブル上に図７に示したソーダガラス板２９、治具３０ａ、３０ｂ及び短冊状基板３１を載置することによって、図８に示すように、極薄外周刃３２の径方向に対して短冊状基板３１の−Ｃ面（第１の主表面）１１が平行になるように、ダイサーの吸着テーブル上に短冊状基板３１を設置することができる。
【００３３】
（チ）ステップＳ０７に進み、図８に示すように、−Ｃ面１１と＋Ｃ面１２とを接続する短冊状基板３１の側面３４に極薄外周刃３２を押し当てて、短冊状基板３１の側面３４を含む表層部分を削り取ることにより、短冊状基板３１の側面３４に形成されたチッピング３３を除去する。具体的には、＋Ｃ面１２側から３０μｍ程度の深さまで短冊状基板３１の側面を切削し、極薄外周刃３２をその厚さ以下（例えば、９０μｍ程度）だけ−Ｃ面１１側へ移動させて３０μｍ程度の深さまで短冊状基板３１の側面を再び切削する。これを繰り返し実施して、チッピング３３が形成されている側面３４の表層部分をすべて削り取る。
【００３４】
（リ）ステップＳ０８に進み、図９に示すように、短冊状基板３１の側面に極薄外周刃３２を押し当てて短冊状基板３１の一部を削り取ることにより、短冊状基板３１の−Ｃ面１１の表層部分だけを残して、その他の短冊状基板３１の側面部分を削り取った極薄の切削加工部３を非加工部２の上に形成する。この作業を「テラス加工」と呼ぶ。
【００３５】
このテラス加工では、先ず、＋Ｃ面１２側の側面３４端部に極薄外周刃３２を押し当てて＋Ｃ面１２を含む表層部分を削り取る。この「切り込み作業」を行うことによって、図９に示すように極薄外周刃３２の径方向に平行な切削面Ｌ１が形成される。そして、極薄外周刃３２をその厚さ以下、例えば距離ｄ１だけ−Ｃ面１１側に移動し、切削面Ｌ１側の側面３４端部に極薄外周刃３２を押し当てて切削面Ｌ１を含む表層部分を削り取る。そして、極薄外周刃３２を距離ｄ２だけ−Ｃ面１１側に移動し、切削面Ｌ２側の側面３４端部に極薄外周刃３２を押し当てて切削面Ｌ２を含む表層部分を削り取る。同様な作業（切り込み作業）を繰り返し実施することにより、第１の主表面１１と切削面１３の距離を短くして、切削加工部３の薄板化を行う。
【００３６】
例えば、５００μｍ厚の短冊状基板３１の場合、距離ｄ１〜ｄ５をそれぞれ９０μｍとすれば、５〜６回の切り込み作業を行う。また、各切り込み作業を３回（ｗ１〜ｗ３）程度に分けた「多段切り込み」として実施してもよい。一回の切り込み深さ（ｗ１〜ｗ３）を３５μｍ程度にすれば、１００μｍ程度の幅Ｗの切削加工部３を作製することができる。なお、この作業を繰り返し行うことにより、最大７００μｍ程度まで作製することが可能である。
【００３７】
（ヌ）ステップＳ０９に進み、図１０に示すように、レーザ顕微鏡を用いて、テラス（切削加工部３）の幅Ｗと厚さｄを測定する。測定したテラスの薄さが不十分である場合（ステップＳ１０でＮＯ）、ステップＳ０８に戻り、テラス加工をやり直す。測定したテラスの厚さが十分に薄い場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、ステップＳ１１に進み、ダイサーの吸着ステージからソーダガラス板２９、治具３０ａ、３０ｂ及び短冊状基板３１を取り外し、ソーダガラス板２９、治具３０ａ、３０ｂ及び短冊状基板３１を再びホットプレート上で加熱（８０〜１００℃程度）して、短冊状基板３１を取り外す。以上の手順を経て、図４（ｂ）に示す短冊状基板３１から図１に示したテラス状薄板基板１を作製することができる。
【００３８】
なお、図２に示した湾曲部１５は、極薄外周刃３２の断面形状により形成される。よって、ステップＳ０６における極薄外周刃（ブレード）のドレスを行い方によって、湾曲部１５の形状を自由に変更することができる。
【００３９】
以上説明したように、第１の実施の形態に係わるテラス状薄板基板は、分極反転構造を有するデバイスを作製するために用いる、自発分極の方向に垂直な面を第１の主表面とする強誘電性光学結晶基板であって、第１の主表面１１と第１の主表面１１に対向する第２の主表面１２とを有する非加工部２と、強誘電性光学結晶基板の外周に配置された、第１の主表面１１と切削面１３とを有する切削加工部３を備える。第１の主表面１１と切削面１３との距離は、第１の主表面１１と第２の主表面１２との距離よりも短い。したがって、切削加工部３の第１の主表面１１及び切削面１３の両面を顕微鏡などで観察することが出来るので自由度が向上する。したがって、第１の実施の形態に係わるテラス状薄板基板１を用いて、自発分極方向ＰＳに垂直な第１の主表面１１及び切削面１３を使用して切削加工部３に微細な分極反転構造を容易に形成することができる。また、テラス状薄板基板１は切削加工部３に連続して非加工部２を備えるので、基板１の取り扱いが容易になる。
【００４０】
また、切削加工部３と非加工部２の境界部分において、切削面１３は、第２の主表面１２に向かって湾曲し、第２の主表面１２に交わっている。切削面１３を湾曲させて第２の主表面１２に交わらせることにより切削加工部３の十分な機械的強度を確保することができる。
【００４１】
また、本発明の第１の実施の形態にかかわるテラス状薄板基板の作製方法では、第２の主表面１２側の側面３４端部に極薄外周刃３２を押し当てて第２の主表面１２を含む表層部分を削り取り、これにより形成された切削面Ｌ側の側面３４端部に極薄外周刃３２を押し当てて切削面Ｌを含む表層部分を削り取る作業を繰り返し実施することにより、第１の主表面１１と切削面１３の距離を短くして切削加工部３の薄板化を行う。これにより、作製された切削加工部３の両面が利用可能なテラス状薄板基板を短時間に低コストで作製することができる。
【００４２】
また、切削面Ｌを含む表層部分を削り取る切り込み作業を複数回（ｗ１〜ｗ３）程度に分けた「多段切り込み」として実施することにより、作製途中に切削加工部３が破損することを更に抑制することができるため、更に短時間且つ低コストでテラス状薄板基板を作製することができる。
（比較例）
第１の実施の形態（図３）における「テラス加工」に関連する技術としてリッジ加工技術がある。リッジ加工技術としてはＥＣＲ−ＲＩＥが従来から知られている（皆方：電子通信情報学会論文誌Ｖｏｌ．Ｊ７７−Ｃ−Ｉ，Ｎｏ．５，１９４（１９９４））。しかし、ＥＣＲ−ＲＩＥはＬＮ結晶やＬＴ結晶に対するエッチング速度が遅いためリッジ角が浅くなる欠点がある。リッジ加工はダイシングソーやダイサーを用いても可能であるため、ここではダイシングソーやダイサーを用いた「テラス加工」と「リッジ加工」を比較する。
【００４３】
図１１（ａ）はダイサーを用いたリッジ加工法を示す断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のリッジ加工法により作製された基板の薄板（リッジ）部分の様子を示す斜視図である。図１１（ｃ）は本発明の第１の実施の形態におけるテラス加工を示す断面図である。
【００４４】
図１１（ａ）に示すように、ＬＮ結晶基板３７の−Ｃ面をステンレスからなるステージ３６上に真空吸着させて固定する。ＬＮ結晶基板３７の＋Ｃ面１２に垂直にリッジ片側面となる１本の溝４０ａを切り、続いてブレードをリッジ幅に対応した一定間隔を移動させて次の溝４０ｂを切る。溝４０ａと溝４０ｂの間に図１１（ｂ）に示すリッジ３８が形成される。このブレードの移動幅を調整することによってリッジ幅を調整することができる。ブレードの移動量は装置に依存し、０．１μｍの送りが可能な装置もあるが、本実験装置では１μｍ送りが最小寸法である。例えば、リッジ幅は１μｍ単位で可能である。溝の深さは基板３７の厚さから切り残し量を差し引くことによって求められ、０〜１００μｍの間で制御することが出来る。なお、ＬＮ結晶基板３７の＋Ｃ面１２と−Ｃ面を入れ替えて実施しても構わない。
【００４５】
このように、リッジ加工法では、ＬＮ結晶基板３７の＋Ｃ面１２又は−Ｃ面に対して垂直に溝を形成することにより凸状部（リッジ）を形成しているのに対して、図１１（ｃ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係わるテラス加工法では、ＬＮ結晶基板３７の＋Ｃ面１２及び−Ｃ面１１をブレードの径方向に対して平行に配置して、＋Ｃ面１２と−Ｃ面１１とを接続する基板の側面にブレードを押し当てて切り込み作業を行う点が異なる。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、第１の実施の形態で示したテラス状薄板基板の作製方法により作製されたテラス状薄板基板１に形成された微小な分極反転構造及びその作製方法について説明する。
【００４６】
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係わるテラス状薄板基板１の切削加工部３に形成されたＱＰＭ−ＳＨＧデバイスを示す斜視図である。ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスは、伝搬軸（Ｘ軸）に沿ってコヒーレント長（ｌｃ）の周期で自発分極方向ＰＳを反転させた周期分極反転構造を有する。切削加工部３には、伝搬軸（Ｘ軸）に沿って光導波路３９が形成され、光導波路３９に沿って、自発分極方向ＰＳが反転された分極反転層４５ａ〜４５ｇと、自発分極方向ＰＳが反転されずにテラス状薄板基板１の自発分極方向（図１２の＋Ｚ方向）のままである非分極反転層４１ａ〜４１ｇとが交互に形成されている。分極反転層４５ａ〜４５ｇと非分極反転層４１ａ〜４１ｇは交互にストライプ状に形成され、その光導波路３９に沿った長さはそれぞれコヒーレント長（ｌｃ）である。光導波路３９は、−Ｃ面１１から切削面１３に渡って形成されているため、光導波路３９の＋Ｚ方向及び−Ｚ方向の境界面はともに空気に接している。これにより、光導波路３９は＋Ｚ方向及び−Ｚ方向に対称な構成となるため、カットオフという光導波路３９内から光が逃げる（通らなくなる）現象を抑制することができる。従来では、光導波路３９は、−Ｃ面１１を含む表層部分にのみ形成されているので、光導波路３９の＋Ｚ方向の境界面は強誘電性光学結晶に接し、光導波路３９の−Ｚ方向の境界面は空気に接することになり対称ではなかったのでカットオフが生じた。
【００４７】
このような周期分極反転構造を設けることにより、基本波（角周波数：ω）とＳＨ波（角周波数：２ω）の伝搬定数差を擬似的に位相整合させることが出来る。入射光４６として近赤外光（基本波）を光導波路３９に入射すると、非線形光学効果による現象により、出射光４７として基本波の半波長（２ω）の第二高調波（ＳＨ波）が得られる。
【００４８】
次に、図１３〜図１５を参照して、図１２に示したＱＰＭ−ＳＨＧデバイスの作製方法について説明する。図１３は、図１２に示したＱＰＭ−ＳＨＧデバイスの作製方法の手順を示すフローチャートである。図１４は、図１３のステップＳ２１（マウント）を説明する図である。図１５（ａ）は、図１３のステップＳ２２（描画）を説明する図であり、図１５（ｂ）は、ステップＳ２２（描画）における描画パターンの一例を示す図である。
【００４９】
（イ）先ず、テラス状薄板基板１の切削面１３から第２の主表面１２にかけて金（Ａｕ）薄膜を形成する。そして、ステップＳ２１において、図１４に示すように、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）用のステージ４８上にテラス状薄板基板１を−Ｃ面（第１の主表面）１１が上になるようにして固定する。具体的には、ＡＦＭの可動範囲に納まるように位置決めして、テラス状薄板基板１をドータイトで固定する。この際、ドータイトは完全に除去することが出来ないのでテラス部分（切削加工部３）にドータイトが付着しないように注意する。その後、十分に乾燥させる。
【００５０】
（ロ）ステップＳ２２に進み、ＡＦＭの金属探針を用いて、切削加工部３の第１の主表面１１に図１５（ｂ）に示すような描画パターンを描画する。具体的には、図１５（ａ）に示すように、切削加工部３の第１の主表面１１に金属探針の先端を近づけ、導電膜４２（金薄膜）と金属探針の間に所定の電圧を印加して、金属探針の先端を近づけた微小領域において、強誘電性光学結晶の自発分極ＰＳの向きを反転させる。分極反転領域は、金属探針の先端を近づけた微小領域において−Ｃ面１１から切削面１３にかけて均一に形成される。
【００５１】
図１２に示した周期分極反転構造を製作するためには、図１５（ｂ）にしめすような描画パターンを描けばよい。図１５（ｂ）の太線４３を描く際に所定の電圧を印加し、細線４４を描く際に所定の電圧を印加しない。切削加工部３が厚さ６μｍのＬＮ結晶からなる場合、印加電圧は−７０〜−３０Ｖである。これに対して、厚さ４００μｍのＬＮ結晶からなるバルク基板（非加工部２）において自発分極ＰＳの向きを反転させるために必要な印加電圧（反転しきい値電圧）は２４００〜８０００Ｖ程度である。このように、基板の薄板化によってスケーリング則にしたがった印加電圧の低減が可能となる。反転しきい値電圧は結晶の組成によって異なり、ＣＬＮの場合は８０００Ｖ／４００μｍであり、ＳＬＮの場合は２４００Ｖ／４００μｍである。
【００５２】
本発明者が行った実験例では、厚さ６μｍのＳ−ＬＮ結晶からなる切削加工部３に、印加電圧−４０Ｖ、スキャン速度１０μｍ／ｓ、描画パターンの間隔（太線４３の間隔）１．５μｍで描画した場合、０．７５μｍ幅のライン状の分極反転（反転幅と非反転幅は同じである）に成功している。この時の第１の主表面（−Ｃ面）１１と切削面（＋Ｃ面）１３における分極反転パターンを比較したところ高い精度で一致しており、−Ｃ面から＋Ｃ面に渡って均一なパターンの分極反転が可能であることも分った。分極反転幅と非反転幅の比が１：１であり、分極反転幅及び非反転幅がコヒーレント長ｌｃに等しい場合、変換効率が最も高くなる。
【００５３】
ここで、「コヒーレント長（ｌｃ）」について説明する。図１２に示したように、入射光４６として基本波を光導波路３９に入射すると、出射光４７として基本波の半波長（２ω）の第二高調波（ＳＨ波）が得られる。コヒーレント長（ｌｃ）は、（１）式から得られる。ここで、ｋω：基本波の波数、ｋ２ω：ＳＨ波の波数、λ0ω：真空中における基本波の波長、ｎｅω及びｎｅ２ωはそれぞれ基本波及びＳＨ波の異常光線の屈折率である。
【００５４】
【数１】
2009175385.tif 000003
図２１は、ＬＮ結晶における屈折率の波長分散曲線を示す。（１）式及び図２１からコヒーレント長を求めることが出来る。ＬＮ結晶及びＬＴ結晶におけるＳＨ波とコヒーレント長ｌｃとの関係を図２２（ａ）および図２２（ｂ）に示す。ＳＨ波の波長が短くなるにしたがって、コヒーレント長ｌｃも短くなり、短波長のＳＨ波を出力するには微小周期の分極反転構造が必要となることが分る。
【００５５】
以上説明したように、自発分極Ｐｓ方向に垂直な第１の主表面１１及び切削面１３を有する切削加工部３の板厚が極めて薄く形成されているため、図１及び図２のテラス状薄板基板１を用いて擬似位相整合第二高調波発生デバイスを作製することにより微細な周期分極反転構造が得られる。よって、コヒーレント長ｌｃの短い短波長のＳＨ波を出力するＱＰＭ−ＳＨＧデバイスが得られる。ＡＦＭを用いてライン状の周期分極反転パターンを描画することにより、簡便且つ低コストな方法で微細な周期分極反転構造が得られる。したがって、高効率青色コヒーレント光源となるＱＰＭ−ＳＨＧデバイスの小型化・高性能化が実現される。
【００５６】
また、切削加工部３の板厚を薄く形成することにより、光導波路３９を、−Ｃ面（第１の主表面）１１から切削面１３に渡って形成することができる。これにより、光導波路３９の＋Ｚ方向及び−Ｚ方向の境界面はともに空気に接することになるため、光導波路３９内から光が逃げるカットオフという現象を抑制し、光導波路３９を伝搬する光の伝搬効率を向上させることができる。更に、基板と空気との屈折率差が大きいので、基本波とＳＨ波の導波モードのマッチングが良くなるのでＳＨＧの変換効率が向上する。光導波路３９の＋Ｙ方向及び−Ｙ方向の側面を切削することにより、光導波路３９の上下左右方向の境界面を総て空気に接するようにすることができ、更に光の伝搬効率が向上し、ＳＨＧデバイスの変換効率が向上する。
【００５７】
自発分極方向に垂直な第１の主表面１１及び切削面１３を有する切削加工部３の板厚が極めて薄く形成されているため、スケーリング則にしたがって微小な印加電圧によって微細な分極反転構造を容易に形成することができる。
【００５８】
所定の電圧を印加した状態で、金属探針を切削加工部３の第１の主表面１１上で走査することにより、走査パターンにしたがった分極反転構造を形成することができる。よって、図１５（ｂ）に示すように所定の間隔をおいてライン状に金属探針を走査することにより、微細な周期分極反転構造を容易に形成することができる。
（第３の実施の形態）
図１６は、本発明の第３の実施の形態に係わる分極反転構造の一例として、テラス状薄板基板１の切削加工部３に、微小分極反転ドットを高密度に書き込むことにより形成された高密度記録媒体を示す斜視図である。
【００５９】
第３の実施の形態に係わる高密度記録媒体は、図１及び図２に示したテラス状薄板基板１の切削加工部３にドット状の微小な分極反転領域（ドットメモリ）５１が高密度に書き込まれたメモリ装置である。ドットメモリ５１は、テラス状薄板基板１の自発分極方向Ｐｓを反転させた分極反転領域（ドメイン）であって、複数のドットメモリ５１が、行列状に一定の間隔で形成されている。自発分極方向Ｐｓが上向きか下向きかによって、１ビットの情報を記憶する。
【００６０】
この微小なドットメモリ５１の分極反転方法（メモリ書き込み方法）としては、収束された電子ビーム５２やレーザ光を切削加工部３に照射する方法や、前述したように、ＡＦＭなどを用いて局所的に電圧を印加する方法がある。また、メモリの読み出し方法としてはＳＮＤＭを用いる方法や圧電的に検出する方法がある。ここで、「圧電的に検出する方法」とは、テラス状薄板基板１の表裏面に形成した電極間に電圧を印加してドメインの反転を観察することにより、記憶情報を読み出す方法である。テラス状薄板基板１の表裏面に形成した電極間に交流電圧を印加すると、＋信号で基板１は電界方向に縮み、−信号で伸びるので、ドメインが反転していると、基板１の伸縮がドメイン反転部で異なるので、ＡＦＭで記憶情報を検出することができる。なお、この方法によれば、５０ｎｍφ程度のドットサイズまで検出が可能となる。
【００６１】
切削加工部３の板厚を１μｍで作製した場合、１つのドットメモリ５１の径は約３ｎｍφに形成することができる。これにより、例えば、１０ｎｍピッチでドットメモリ５１を形成した場合、１ｃｍ角の領域に１０６×１０６個のドットメモリ５１を形成することが出来るので、１Ｔビット／ｃｍ２の高密度記録媒体を作製することができる。
【００６２】
ＬＮ結晶やＬＴ結晶などの強誘電性光学結晶は、外部磁場や電場により影響を受けにくく、６００℃程度の高温においても分極構造は安定している等、耐環境性が強い。よって、長期間に渡って安定して情報を記憶することができる。
（第４の実施の形態）
図１７は、本発明の第４の実施の形態に係わる分極反転構造の一例として、テラス状薄板基板１の切削加工部３に、微小なドット状のエッチングホール５３を形成することにより作製されたフォトニック結晶を示す斜視図である。
【００６３】
第４の実施の形態に係わるフォトニック結晶は、テラス状薄板基板１の切削加工部３に、微小なドット状のエッチングホール５３が六角形状を形成するように配列して形成されている。エッチングホール５３の径は、伝搬させる光の波長によって異なるが、例えばλ＝１．５μｍの赤外光に対しては約４００ｎｍφである。図１７に示すように、エッチングホール５３によって囲まれた光導波路がＸ方向に沿って形成されており、光導波路にはエッチングホール５３は形成されていない。
【００６４】
スラブ状光導波路に入射する光は切削加工部３内を＋Ｘ方向に進む。エッチングホール５３は入射光に対してブラッグ反射鏡として機能する。よって、入射光は、光導波路内においてエッチングホール５３により反射され、光の相互作用が強い状態となり、結晶内における光の波長が短く（最大１／１００程度）なる。入射した光は、結晶内でスローウェーブとなり、切削加工部３に形成される光導波路の長さ（〜１０ｍｍ）は、入射光から見て長く（１００倍程度）なる。これにより、光導波路の材料定数を実効的に大きくすることが出来る。
【００６５】
スラブ状光導波路において、上下方向（Ｚ方向）は光の閉じ込めがあるが、横方向（Ｙ方向）には光の閉じ込めがないので、光導波はされないが、エッチングホールのためブラッグ反射が生じて結果として横方向（Ｙ方向）に光が閉じ込められる。スラブ状光導波路を伝搬する光の波長は、切削加工部３に同じように形成された３次元光導波路を伝搬する光の波長の１／１０〜１／１００程度に短くなる。
【００６６】
フォトニック結晶の形成方法としては、エッチングホール５３を形成したい領域のＬＮ結晶を分極反転させ、−Ｃ面に対するエッチングレートが高いフッ硝酸を用いて、第１の主表面１１又は切削面１３をエッチングすることにより、分極反転領域にエッチングホール５３を形成することができる。なお、分極反転方法は、前述したように、収束された電子ビームやレーザ光を切削加工部３に照射する方法や、ＡＦＭなどを用いて局所的に電圧を印加する方法がある。
（第５の実施の形態）
図１８は、本発明の第５の実施の形態に係わる分極反転構造の一例として、テラス状薄板基板１の切削加工部３に、微小なドット状のエッチングホール５３ｂを形成することにより作製されたファブリペロー共振器を示す斜視図である。図１８には、テラス状薄板基板１のうち切削加工部３を部分的に示しているが、実際のデバイスは、図１６や図１７に示したように、非加工部２と切削加工部３が一体と成った状態で作製される。
【００６７】
第５の実施の形態に係わるファブリペロー共振器は、図１７のフォトニック結晶と同様にして、切削加工部３内の光導波路３９ｃとなる領域の周囲を複数のエッチングホール５３ｂで囲む。エッチングホール５３ｂは、光の反射鏡として機能するため、光導波路３９ｃの一端に入力された入射光５６はエッチングホール５３ｂにおいて反射され、エッチングホール５３ｂで囲まれた光導波路３９ｃを伝搬する。この部分にＮｄなどのドーパントを拡散しておくと光増幅効果が起こる。光導波路３９ｃの途中において、エッチングホールからなる反射ミラー５５が対向して２枚形成されている。対向する２つの反射ミラー５５の間に光は閉じ込められてレーザ発振を起す。レーザ光は、出射光５７として出力される。このように、通常は、劈開、研磨、エッチングなどにより形成される高反射率の鏡を、エッチングホール５３ｃを用いた反射ミラー５５として形成する。
（第６の実施の形態）
図１９は、第６の実施の形態に係わるＳＨＧ光変調器を示す断面図である。光変調器では、クラッド６２で覆われたコア６１内を光が伝搬する光ファイバ６３の一部分を削り取り、光の伝搬軸上にＱＰＭ−ＳＨＧデバイス６４が挿入されている。更に、図示は省略するが、ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス６４の表裏面には電極が形成され、ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス６４の光導波路に、分極方向と同じ向きに電界を印加することができる。印加電圧に応じて、強誘電性光学結晶の屈折率が変化するため、実効的な分極反転構造の周期が変化し、擬似位相整合波長を調整することができる。よって、電圧を印加することで位相整合条件が崩れて、光の変換効率が変化する。それによって、基本波の入力を一定に維持したままで、ＳＨ波の出力を制御することができる。
（第７の実施の形態）
図２０は、第７の実施の形態に係わる光変調器を示す斜視図である。図２０（ａ）は、マッハツェンダー（ＭＺ）型光変調器の実施図である。テラス基板３上に対向して２つのＹ分岐導波路が形成されており、Ｙ分岐の２本のアームをつなぐ直線部分にはエッチングホールからなるフォトニック結晶が形成されており、光の伝搬部分はホールが形成されていない。アームの一方の領域には分極反転領域（ドメイン反転領域）が形成されている。図２０（ａ）では省略してあるが、テラス基板３の上面１１と下面１３には電極が形成されている。上下の電極に電圧を印加するとアーム部では、一方の屈折率が増減すると他方は減増するので、伝搬光の速度が異なり、出口のＹ分岐で合波されると出射光はオン−オフして光変調動作を行う。この際、アーム部の光の伝搬速度はフォトニック結晶の作用で１／１０〜１／１００のスローウェーブとなっているので、従来の１／１０〜１／１００の長さで同じ特性が得られる。従って、この光変調器は、第６の実施の形態で述べたファイバー埋め込み型も可能である。
【００６８】
図２０（ｂ）は、図２０（ａ）と同様の構成の光変調器の斜視図であるが、アーム部の一方に分極反転領域がないこと、電極が上部１１の側のみについていることが異なる。図２０（ａ）の実施例に比べて動作電圧（オン−オフに要する電圧）が若干高くなるが、従来に比べて、素子長が１／１０〜１／１００なので、ファイバー埋め込みが可能である。
【００６９】
図２０（ｃ）はファブリーペロー（ＦＰ）共振器型光変調器である。図２０（ｃ）では省略してあるが、テラス基板３の上部１１及び下部１３の面に電極がついている。電圧を印加するとＦＰ共振器部分の屈折率が変化し、共振波長が変化するので、一定波長の入力光を入れると出射端から変調された光信号が現れる。この素子長は極めて短くすることが可能であり、ファイバー埋め込み型の小型・高性能光変調器を実現することができる。
【００７０】
上記のように、本発明は、６つの実施の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の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００７１】
例えば、図２では、第１の主表面を−Ｃ面とし、第２の主表面及び切削面１３を＋Ｃ面とするテラス状薄板基板１について説明したが、これを逆にして、第１の主表面を＋Ｃ面とし、第２の主表面及び切削面１３を−Ｃ面とするテラス状薄板基板を作製しても構わない。
【００７２】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示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限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるテラス状薄板基板の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１の点線５で囲んだ切削加工部３の一部分を拡大した斜視図である。
【図３】図１及び図２に示したテラス状薄板基板１の作製方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、図３のステップＳ０１（結晶切断）を説明する図である。
【図５】図３のステップＳ０３（電極付）を説明する図である。
【図６】図３のステップＳ０４（表面保護）を説明する図である。
【図７】図３のステップＳ０５（マウント）を説明する図である。
【図８】図３のステップＳ０７（チッピング除去）を説明する図である。
【図９】図３のステップＳ０８（テラス加工）を説明する図である。
【図１０】図３のステップＳ０９（寸法測定）を説明する図である。
【図１１】図１１（ａ）はダイサーを用いたリッジ加工法を示す断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のリッジ加工法により作製された基板の薄板（リッジ）部分の様子を示す斜視図である。図１１（ｃ）は本発明の第１の実施の形態におけるテラス加工を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係わるテラス状薄板基板１の切削加工部３に形成されたＱＰＭ−ＳＨＧデバイスの構成を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示したＱＰＭ−ＳＨＧデバイスの作製方法の手順を示すフローチャートである。
【図１４】図１３のステップＳ２１（マウント）を説明する図である。
【図１５】図１５（ａ）は、図１３のステップＳ２２（描画）を説明する図であり、図１５（ｂ）は、ステップＳ２２（描画）における描画パターンの一例を示す図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態に係わる分極反転構造の一例として、テラス状薄板基板１の切削加工部３に、微小分極反転ドットを高密度に書き込むことにより形成された高密度記録媒体を示す斜視図である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態に係わる分極反転構造の一例として、テラス状薄板基板１の切削加工部３に、微小なドット状のエッチングホール５３を形成することにより作製されたフォトニック結晶を示す斜視図である。
【図１８】本発明の第５の実施の形態に係わる分極反転構造の一例として、テラス状薄板基板１の切削加工部３に、微小なドット状のエッチングホール５３を形成することにより作製されたファブリペロー共振器を示す斜視図である。
【図１９】第６の実施の形態に係わる、光ファイバ内にＱＰＭ−ＳＨＧデバイスを挿入されたＳＨＧ光変調器を示す断面図である。
【図２０】図２０（ａ）はＭＺ光変調器（上下電極構成）を示す斜視図であり、図２０（ｂ）はＭＺ光変調器（上部電極構成）を示す斜視図であり、図２０（ｃ）はＦＰ共振器型光変調器を示す斜視図である。
【図２１】ＬＮ結晶における屈折率の波長分散曲線を示す。
【図２２】図２２（ａ）および図２２（ｂ）は、ＬＮ結晶及びＬＴ結晶におけるＳＨ波とコヒーレント長ｌｃとの関係を示すグラフである。
【図２３】従来技術に係わるＱＰＭ−ＳＨＧデバイスの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７４】
ｌｃ…コヒーレント長
１…テラス状薄板基板
２…非加工部
３…切削加工部
４…角落とし部
５…点線
１１…第１の主表面（−Ｃ面）
１２…第２の主表面（＋Ｃ面）
１３、１３ｂ…切削面
１４…段差面
１５…湾曲部
２１…ウェハ
２２、２３…切り込み線
２４…台座
２５…シリンジ
２６…フィルタ
２７…スピナー
２８…ホットプレート
２９…ソーダガラス板（台座）
３０ａ、３０ｂ…治具
３１…短冊状基板
３２…極薄外周刃
３３…チッピング
３４…側面
３６…ステージ
３７…ＬＮ結晶基板
３８…リッジ
３９、３９ｃ、３９ｄ…光導波路
４０ａ、４０ｂ…溝
４１ａ〜４１ｇ…非分極反転層
４２…導電膜
４３…太線
４４…細線
４５ａ〜４５ｇ…分極反転層
４６、５６…入射光
４７、５７…出射光
４８…ステージ
５１…ドットメモリ（分極反転領域）
５２…電子ビーム
５３、５３ｂ、５３ｃ…エッチングホール
５５…反射ミラー
６１…コア
６２…クラッド
６３…光ファイバ
６４…ＳＨＧデバイス
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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