(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電体結晶基板に、プロトン交換によって所定のプロトン交換層を形成し、前記プロトン交換層を選択的に除去して、前記強誘電体結晶基板上に凹型溝構造を形成する強誘電体結晶基板の加工方法において、
前記プロトン交換層を形成する際のプロトン源として、リチウム塩を含有した酸を用い、強誘電体結晶のＸカット面又はＺカット面を用いた前記強誘電体結晶基板の主面上に、開口半幅と等しいか、又はこれよりも大きな深さの凹部からなる凹型溝構造を形成することを特徴とする、強誘電体結晶基板の加工方法。
【請求項２】
強誘電体結晶基板に、プロトン交換によって所定のプロトン交換層を形成し、前記プロトン交換層を選択的に除去して、前記強誘電体結晶基板上に凸型リッジ構造を形成する強誘電体結晶基板の加工方法において、
前記プロトン交換層を形成する際のプロトン源として、リチウム塩を含有した酸を用い、強誘電体結晶のＸカット面又はＺカット面を用いた前記強誘電体結晶基板の主面上に、エッジ部の曲率半径と等しいか、又はこれよりも大きな高さの肩部からなる凸型リッジ構造を形成することを特徴とする、強誘電体結晶基板の加工方法。
【請求項３】
前記強誘電体結晶基板が強誘電体結晶のＸカット面からなる場合における、前記酸中の前記リチウム塩の含有量は、０．０１〜０．５重量％であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の強誘電体結晶基板の加工方法。
【請求項４】
前記強誘電体結晶基板が強誘電体結晶のＸカット面からなる場合において、前記プロトン交換によって所定のプロトン交換層を形成する処理を２００℃以上の温度で行い、この処理中の前記強誘電体結晶基板の基板面に垂直な深さ方向のプロトンの拡散係数Ｄ2 と、基板面に平行な方向のプロトンの拡散係数Ｄ1 とが、
１．０≦（Ｄ2 ／Ｄ1 ）1/2 ≦１．４
なる関係を満たすことを特徴とする、請求項３に記載の強誘電体結晶基板の加工方法。
【請求項５】
前記強誘電体結晶基板が強誘電体結晶のＺカット面からなる場合における、前記酸中の前記リチウム塩の含有量は、１．０〜３．０重量％であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の強誘電体結晶基板の加工方法。
【請求項６】
前記強誘電体結晶基板が強誘電体結晶のＺカット面からなる場合において、前記プロトン交換によって所定のプロトン交換層を形成する処理を２００℃以上の温度で行い、この処理中の前記強誘電体結晶基板の基板面に垂直な深さ方向のプロトンの拡散係数Ｄ2 と、基板面に平行な方向のプロトンの拡散係数Ｄ1 とが、
０．９≦（Ｄ2 ／Ｄ1 ）1/2 ≦１．１
なる関係を満たすことを特徴とする、請求項５に記載の強誘電体結晶基板の加工方法。
【請求項７】
前記リチウム塩が、安息香酸リチウムであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の強誘電体結晶基板の加工方法。
【請求項８】
前記強誘電体結晶基板が、ＬｉＮｂ1-X ＴａX Ｏ3 （０≦ｘ≦１）なる組成で示される単結晶からなることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載の強誘電体結晶基板の加工方法。
【請求項９】
請求項１又は３〜８の方法により得られた強誘電体結晶基板上に、前記強誘電体結晶基板よりも屈折率の大きい強誘電体結晶薄膜を液相エピタキシャル成長させて製造することを特徴とする、埋め込み型光導波路素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強誘電体結晶基板の加工方法に関し、さらに詳しくは、擬似位相整合方式の第２高調波発生デバイスや、光変調器、光スイッチなどに使用することのできる光導波路素子に適した強誘電体結晶基板の加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ピックアップなどに用いることのできる青色レーザ用光源として、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウム単結晶に周期的な分極反転構造を形成した光導波路を使用した擬似位相整合（Quasi-Phase-Matching：以下、ＱＰＭと略すことがある）方式の第２高調波発生（Second-Harmonic-Generation：以下、ＳＨＧと略すことがある）デバイスが期待されている。このデバイスは、光ディスクメモリ用、医学用、光化学用、及び各種光計測用の光ピックアップなどに幅広く使用することができる。
また、ニオブ酸リチウム単結晶に形成した光導波路を使用した光変調器、光スイッチなどの光変調デバイスが光通信や情報処理の分野で期待されている。
【０００３】
このＳＨＧデバイスや光変調デバイスなどに使用する光導波路デバイスは、一般には以下のような方法によって製造している。
すなわち、ニオブ酸リチウムなどの強誘電体単結晶の基板を、安息香酸溶液やピロリン酸溶液に浸漬することによりプロトン交換し、所定のプロトン交換層パターンを形成した後、基板を３００〜４００℃で０．１〜５時間アニーリング処理してプロトンを基板内部に拡散させ、光導波路を形成する方法である。
あるいは、ニオブ酸リチウムなどの強誘電体結晶基板にチタンなどの金属を蒸着してパターン形成し、基板を９００〜１１００℃で４〜４０時間加熱し、チタンなどの金属を基板内部へ熱拡散させて光導波路を形成する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの方法では光の閉じ込め効果の大きなステップ型の屈折率分布をもつ光導波路を形成するのが難しく、十分な大きさの光ファイバ結合効率（光導波路デバイスへの入射光に対する出射光の割合）を得ることは難しく、さらには耐光損傷性や電気光学定数が低下するなどの好ましくない結果を生じていた。
上記問題に鑑み、出願人は、ＳＨＧデバイスなどに好適に使用することができる新たな光導波路デバイスの製造方法を発明し、特願平９−５２６７９号において出願している。
すなわち、ニオブ酸リチウムなどの強誘電体基板を、安息香酸やピロ燐酸溶液に浸漬することによりプロトン交換し、得られたプロトン交換層にフッ酸溶液や硝酸溶液を用いて湿式エッチングを施すことにより、このプロトン交換が行われた部分を選択的に除去して略半円形の凹部を形成した後、この凹部に強誘電体結晶の薄膜を液相エピタキシャルによって形成する方法である。
【０００５】
しかしながら、上記方法においても、プロトン交換温度が１８０℃より高い場合は、強誘電体基板に形成される凹部は、図１に示すように、開口半幅ｒが深さｈよりも大きくなって、基板面に垂直な方向において浅くなった半楕円形状を呈する場合が生じていた。
なお、本明細書においては、図１からも明らかなように、凹部の開口幅の半分の値を開口半幅として定義している。
【０００６】
本発明の課題は、前記基板上に、光の閉じ込め効果の大きなステップ型の屈折率分布をもつ光導波路などの形成に好適に使用することのできる、開口半幅と等しいか、又はこれよりも大きな深さの凹部からなる凹型溝構造、又はエッジ部分の曲率半径と等しいか、又はこれよりも大きな高さの肩部からなる凸型リッジ構造を形成する、強誘電体結晶基板の加工方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述したように、
強誘電体結晶基板に、プロトン交換によって所定のプロトン交換層を形成し、前記プロトン交換層を選択的に除去して、前記強誘電体結晶基板上に凹型溝構造を形成する強誘電体結晶基板の加工方法において、
前記プロトン交換層を形成する際のプロトン源として、リチウム塩を含有した酸を用い、強誘電体結晶のＸカット面又はＺカット面を用いた前記強誘電体結晶基板の主面上に、開口半幅と等しいか、 又はこれよりも大きな深さの凹部からなる凹型溝構造を形成することを特徴とする、強誘電体結晶基板の加工方法である。
【０００８】
また、本発明は、
強誘電体結晶基板に、プロトン交換によって所定のプロトン交換層を形成し、前記プロトン交換層を選択的に除去して、前記強誘電体結晶基板上に凸型リッジ構造を形成する強誘電体結晶基板の加工方法において、
前記プロトン交換層を形成する際のプロトン源として、リチウム塩を含有した酸を用い、強誘電体結晶のＸカット面又はＺカット面を用いた前記強誘電体結晶基板の主面上に、エッジ部の曲率半径と等しいか、又はこれよりも大きな高さの肩部からなる凸型リッジ構造を形成することを特徴とする、強誘電体結晶基板の加工方法である。
【０００９】
本発明の強誘電体結晶基板の加工方法によれば、図２に示すように、強誘電体結晶基板上に、開口半幅ｒと深さｈとが等しいか（図２（ａ））、若しくは開口半幅ｒよりも深さｈが大きな（図２（ｂ））凹部からなる凹型溝構造、又はエッジ部６の曲率半径Ｒと高さＨとが等しいか（図３（ａ））、若しくは曲率半径Ｒよりも高さＨが大きな（図３（ｂ））肩部からなる凸型リッジ構造を形成することができる。
【００１０】
この原因については明らかではないが、以下のように推察される。一般に、ニオブ酸リチウムなどの強誘電体結晶では、プロトンの拡散係数は酸の解離定数及び結晶方向に依存して変化する。
一般に、酸の解離定数が大きいとプロトンの拡散係数は大きく、酸の解離定数が小さいとプロトンの拡散係数は小さい。
一方、プロトンの拡散係数は、結晶のＺ方向ではＸやＹ方向よりも小さくなる。
【００１１】
本発明のように、プロトン源としてリチウム塩を含有した酸を用いることにより、上記酸の解離定数を小さくすることができ、その結果、解離定数を制御することが可能となるとともに、強誘電体結晶基板として、強誘電体結晶のＸカット面又はＺカット面を使用することにより、プロトンの拡散定数に対する酸の解離定数及び結晶方向の依存性がバランスし、基板に垂直な方向と水平な方向との拡散係数を等しくする、あるいは、基板に垂直な方向の拡散係数を、基板に水平な方向の拡散係数よりも大きくすることができる。
したがって、プロトンが基板に垂直な方向と平行な方向とに等しく拡散したプロトン交換層、あるいはプロトンが基板に垂直な方向により多く拡散したプロトン交換層が得られる。このプロトン交換層を選択的に除去すると、図２に示すように、強誘電体結晶基板上に、開口半幅ｒと深さｈとが等しい、若しくは開口半幅ｒよりも深さｈが大きな凹部からなる凹型溝構造、又はエッジ部６の曲率半径Ｒと高さＨとが等しい、若しくは曲率半径Ｒよりも高さＨが大きな肩部からなる凸型リッジ構造を形成することができる
【００１２】
なお、「Wet-Etched Ridge Waveguides in Y-Cut Lithium Niobate」（J.LIGHTWAVE TECHNOLOGY, ＶＯＬ. １５，ＮＯ．１０，OCTOBER ，１９９７，１８８０〜１８８７頁）には、ニオブ酸リチウムのＹカット面を使用した強誘電体結晶基板に対して、リチウム塩を含有した酸を用いる旨が記載されている。しかしながら、本発明は、強誘電体結晶基板として強誘電体結晶のＸカット面又はＺカット面を用いることを必須とするものであり、強誘電体結晶のＹカット面を用いた場合は、上記文献のＦｉｇ．１５に記載されているように、基板面に垂直な方向に浅くなった半楕円形の凸型リッジ構造が得られるのみで、本発明の課題を達成することができない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図４に示す埋め込み型光導波路デバイスの製造方法と関連させながら詳細に説明する。
本発明で使用する強誘電体結晶基板１は、以下に示すプロトン源の解離定数制御の効果とバランスして、図２に示すように、強誘電体結晶基板上に、開口半幅ｒと深さｈとが等しい、若しくは開口半幅ｒよりも深さｈが大きな凹部を形成すべく、強誘電体結晶のＸカット面又はＺカット面であることが必要である。
【００１４】
強誘電体結晶基板１へのプロトン交換は、特に限定されるものではないが、一般には、プロトン交換する部分に対して窓を設けたマスク・パターンを強誘電体結晶基板１に施し、この基板をプロトン交換源の溶液中に浸漬することによって、図４（ａ）に示すようなプロトン交換層２を強誘電体結晶基板１の表面に形成する。
【００１５】
プロトン交換層２を形成する際に使用するプロトン源は、上述したように酸の解離定数を制御して、プロトンの拡散係数の方位依存性を制御する必要があることから、リチウム塩を含有した酸であることが必要である。
また、この酸中のリチウム塩の含有量は、プロトンの拡散係数の方位依存性の観点から、基板として使用する強誘電体結晶方向に依存する。
【００１６】
強誘電体結晶基板として、強誘電体結晶のＸカット面を用いた場合、本発明の目的を良好な制御性の下に達成するためには、前記酸中のリチウム塩の含有量の上限は、０．５重量％であることが好ましく、さらには０．２重量％であることが好ましい。同様に、前記酸中のリチウム塩の含有量の下限は、０．０１重量％であることが好ましく、さらには０．１重量％であることが好ましい。
【００１７】
強誘電体結晶基板として、強誘電体結晶のＺカット面を用いた場合、上記同様に、本発明の目的を良好な制御性の下に達成するためには、前記酸中のリチウム塩の含有量の上限は、３．０重量％であることが好ましく、さらには２．５重量％であることが好ましい。同様に、前記酸中のリチウム塩の含有量の下限は、１．０重量％であることが好ましく、さらには２．０重量％であることが好ましい。
【００１８】
さらに、プロトン交換層２を形成する際のプロトン交換温度は、工程時間の短縮という観点から２００℃以上であることが好ましく、さらには２３０〜２６０℃であることが好ましい。
また、プロトン交換に要する時間、すなわち、プロトン拡散時間は、光導波路デバイスの光ファイバの結合効率をさらに高めるべく、十分な形状及び大きさの基板凹部３を強誘電体結晶基板１に形成するためには、１〜２００時間であることが好ましく、さらには３〜１００時間であることが好ましい。
【００１９】
このようにして強誘電体結晶基板１へプロトン交換を行う場合、本発明の目的を制御性良く達成するためには、強誘電体結晶基板１が強誘電体結晶のＸカット面からなり、前記酸中の前記リチウム塩の含有量が０．０１〜０．５重量％であり、プロトン交換層を形成する処理を２００℃以上の温度で行う場合において、基板面に垂直な深さ方向の拡散係数Ｄ2と、基板面に平行な方向のプロトン拡散係数Ｄ1 との比（Ｄ2 ／Ｄ1 ）1/2 の上限が、１．４であることが好ましく、さらに好ましくは、１．３である。同様に（Ｄ2 ／Ｄ1 ）1/2 の下限は、１．０であることが好ましく、さらに好ましくは１．１である。
【００２０】
強誘電体結晶基板１が強誘電体結晶のＺカット面からなり、前記酸中の前記リチウム塩の含有量は、１．０〜３．０重量％であり、プロトン交換層を形成する処理を２００℃以上の温度で行う場合においては、基板面に垂直な深さ方向の拡散係数Ｄ2 と、基板面に平行な方向のプロトン拡散係数Ｄ1 との比（Ｄ2 ／Ｄ1 ）1/2 の上限が、１．１であることが好ましく、さらに好ましくは、１．０５である。同様に（Ｄ2 ／Ｄ1 ）1/2 の下限は、０．９であることが好ましく、さらに好ましくは０．９５である。
【００２１】
また、このようにして得ることのできるプロトン交換層２の大きさは、開口幅が２〜４μｍであり、深さが２〜４μｍであることが好ましい。
【００２２】
本発明の強誘電体結晶基板１として使用することのできる材料は、強誘電体単結晶であれば特に限定されるものではなく、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）、ニオブ酸カリウムリチウム（ＫＬＮ）、及びニオブ酸リチウムータンタル酸リチウム固溶体（ＬｉＮｂ1-X ＴａX Ｏ3 （０≦ｘ≦１））などが挙げられるが、これらの中でも、屈折率の制御の観点から、ニオブ酸リチウムータンタル酸リチウム固溶体を用いることが好ましい。
さらには、基板の耐光損傷性を向上させるために、これらの基板材料にマグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）、スカンジウム（Ｓｃ）及びインジウム（Ｉｎ）からなる群より選ばれる１種以上の金属元素を含有させることもできる。
同様に、レーザ発振用の元素として、ランタノイド系列のネオジム（Ｎｄ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ホルミウム（Ｈｏ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、及びプラセオジム（Ｐｒ）などの群から選ばれる１種以上の元素を添加することもできる。
【００２３】
プロトン交換に使用することのできるプロトン源としては、ピロリン酸、安息香酸、オクタン酸、ステアリン酸、及びパルミチン酸などの酸にリチウム塩を含有させたものを使用することができるが、解離定数の制御性の観点から、安息香酸にリチウム塩を含有させたものを使用することが好ましい。
また、本発明において使用することのできるリチウム塩としては、プロトン源の主剤となる上記酸のリチウム塩である、ピロリン酸リチウム、安息香酸リチウム、オクタン酸リチウム、ステアリン酸リチウム、及びパルミチン酸リチウムなどを使用することができる。
【００２４】
次に、図４（ｂ）に示すように、プロトン交換により形成したプロトン交換層２を、好ましくは、フッ酸及び硝酸などの溶液に浸漬し、湿式のエッチングを施すことにより、プロトン交換層２の形成された部分を選択的に除去し、図２に示すように、開口半幅と等しいか、又はこれよりも大きな深さを有する基板凹部３を基板上に形成する。
このようなプロトン交換層２の選択的除去は、好ましくは室温から１００℃の範囲において、０．５〜１時間エッチング溶液に浸漬することにより行う。
【００２５】
埋め込み型光導波路デバイスを形成するには、さらに、図４（ｃ）に示すように、強誘電体結晶基板１上に、光導波路として作用する強誘電体単結晶薄膜４を液相エピタキシャル法を用いて形成する。
【００２６】
続いて、図４（ｄ）に示すように、化学機械研磨によって溝部以外の強誘電体単結晶薄膜の大部分を除去した後、端面を光学研磨することにより、埋め込み型の光導波路デバイスを得ることができる。
【００２７】
上記基板加工により形成された基板凹部３に対して、外部から導入した光を有効に伝搬させるべく、光導波路の形成に使用することのできる強誘電体結晶材料としては、基板に使用する強誘電体単結晶材料よりも屈折率の高いことが必要である。
具体的には、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸カリウムリチウム、及びニオブ酸リチウムータンタル酸リチウム固溶体などを使用することができる。中でも、ニオブとタンタルの比率を変えて、屈折率をコントロールできるため、ニオブ酸リチウムータンタル酸リチウム固溶体を使用することが好ましい。
また、上記基板の場合と同様に、レーザ発振用の添加元素として、ランタノイド系列の元素を１種以上添加することができる。
このニオブ酸リチウムータンタル酸リチウム固溶体は、８００〜１１００℃の温度範囲に保った、酸化リチウム（Ｌｉ2 Ｏ）、五酸化二ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）、及び五酸化二タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）および五酸化ニバナジウム（Ｖ2 Ｏ5 ）または、酸化ホウ素（Ｂ2 Ｏ3 ）からなる溶融体に、基板を１〜３０分接触させて形成する。
【００２８】
以上では、図４に示すように、強誘電体結晶基板１に基板凹部３を形成して、この凹部に強誘電体単結晶薄膜４を形成する埋め込み型光導波路デバイスについて説明したが、図５に示すように、強誘電体結晶基板１に、図３に示すような肩部を有する凸型リッジ構造を形成し、このリッジ部５に光導波路を形成する、いわゆるリッジ型光導波路にも使用することができる。
【００２９】
強誘電体単結晶基板１上に液相エピタキシャル法により、基板よりも屈折率の大きな強誘電体単結晶薄膜４を形成する。
光導波路として使用するリッジ部５以外の部分をプロトン交換し、プロトン交換層２を形成する。
次にプロトン交換層２を選択的に除去して、上部に強誘電体薄膜４を有するリッジ部５を形成する。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明を実施例に則してさらに詳細に説明する。
実施例１
基板として、ニオブ酸リチウム単結晶基板を用い、この基板のＺカット面に、膜厚約１５０ｎｍのアルミニウム膜を蒸着した。
次に、このアルミニウム膜をフォトリソグラフィ及びエッチングの技術を用いることにより、幅約０．５μｍの開口幅のマスクパターンを形成した。
プロトン交換源として安息香酸に安息香酸リチウムを２．０重量％添加した酸性溶液を用い、２３０℃に保持した。この酸性溶液にマスクパターンの施されたニオブ酸リチウム単結晶基板を４８時間浸漬させることにより、プロトン交換を実施した。
その後、４５℃に保持したフッ酸に、上記マスクパターンの施されたニオブ酸リチウム単結晶基板を１時間浸漬させて、マスクパターンとニオブ酸リチウム単結晶基板のプロトン交換された部分を選択的に除去して、前記ニオブ酸リチウム単結晶基板上に凹部を形成した。
【００３１】
形成された凹部の溝形状は、開口半幅（開口幅の半分の大きさ）３．０μｍ、深さ３．０μｍであり、完全な半円形を呈していた。また、基板面に垂直な深さ方向の拡散係数Ｄ2 と、基板面に平行な方向のプロトンの拡散係数Ｄ1 と、の比の平方根（Ｄ2 ／Ｄ1 ）1/2 の値は、１．０であった。
【００３２】
実施例２
基板として、ニオブ酸リチウム単結晶基板を用い、この基板のＸカット面に、膜厚約１５０ｎｍのアルミニウム膜を蒸着した。
次に、このアルミニウム膜をフォトリソグラフィ及びエッチングの技術を用いることにより、幅約０．５μｍの開口幅のマスクパターンを形成した。
プロトン交換源として安息香酸に安息香酸リチウムを０．２５重量％添加した酸性溶液を用い、２３０℃に保持した。この酸性溶液にマスクパターンの施されたニオブ酸リチウム単結晶基板を１２時間浸漬させることにより、プロトン交換を実施した。
その後、実施例１と同様にして、マスクパターンとニオブ酸リチウム単結晶基板のプロトン交換された部分を選択的に除去して、前記ニオブ酸リチウム単結晶基板上に凹部を形成した。
【００３３】
形成された凹部の溝形状は、開口半幅（開口幅の半分の大きさ）２．８μｍ、深さ３．６μｍであり、基板面に垂直な方向に深くなった半楕円形を呈していた。
また、基板面に垂直な深さ方向の拡散係数Ｄ2 と、基板面に平行な方向のプロトンの拡散係数Ｄ1 との比の平方根（Ｄ2 ／Ｄ1 ）1/2 の値は、１．３であった。
【００３４】
比較例１
プロトン源として１００％安息香酸を用い、ニオブ酸リチウム単結晶基板の浸漬時間を４時間とした以外は実施例１と同様にして実施した。
形成された凹部の溝形状は、開口半幅（開口幅の半分の大きさ）３．４μｍ、深さ２．５μｍであり、深さ方向に浅い半楕円形を呈していた。また、基板面に垂直な深さ方向の拡散係数Ｄ2 と、基板面に平行な方向のプロトンの拡散係数Ｄ1 と、の比の平方根（Ｄ2 ／Ｄ1 ）1/2 の値は、０．７４であった。
【００３５】
比較例２
プロトン源として１００％安息香酸を用い、ニオブ酸リチウム単結晶基板の浸漬時間を３時間とした以外は実施例２と同様にして実施した。
この場合における、基板に対するプロトンの拡散係数は、著しく大きくなって制御不能となり、凹型溝構造を得ることはできなかった。
【００３６】
比較例３
基板として、ニオブ酸リチウム単結晶のＹカット面を使用した以外は、実施例１と同様にして実施した。この場合においても、上記同様にプロトンの拡散は制御不能となり、凹型溝構造を得ることはできなかった。
【００３７】
比較例４
基板として、ニオブ酸リチウム単結晶のＹカット面を使用した以外は、実施例２と同様にして実施した。この場合においても、上記同様にプロトンの拡散は制御不能となり、凹型溝構造を得ることはできなかった。
【００３８】
以上、実施例から明らかなように、本発明の強誘電体結晶基板の加工方法にしたがって形成した基板の凹部は、略半円形又は基板面に垂直な方向に深くなった半楕円形状を呈することが分かる。
一方、比較例１及び比較例２に示すように、リチウム塩酸を含まない酸性溶液をプロトン源として用いた場合、あるいは比較例３及び比較例４に示すように、基板として強誘電体結晶のＹカット面を用いた場合、基板に所望する凹型構造を得ることができないことが分かる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の強誘電体結晶基板の加工方法を使用することにより、強誘電体結晶基板上に、開口半幅と等しいか、又はこれよりも大きな深さの凹部からなる凹型溝構造、又はエッジ部分の曲率半径と等しいか、又はこれよりも大きな高さの肩部からなる凸型リッジ構造を形成することができる。
その結果、この基板を用いて、光の閉じ込め効果の大きな、ステップ型の屈折率分布をもつ光導波路を形成した場合においても、高い光ファイバ結合効率及び耐光損傷性を得ることができるとともに、電気光学定数が低下するという問題を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の強誘電体結晶基板の加工方法によって形成された基板凹部を示す断面図である。
【図２】本発明の強誘電体結晶基板の加工方法によって形成された基板凹部を示す断面図である。
【図３】本発明の強誘電体結晶基板の加工方法によって形成されたリッジ部を示す断面図である。
【図４】埋め込み型光導波路デバイスの製造工程を示す断面図である。
【図５】リッジ型光導波路デバイスの製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１  強誘電体結晶基板、２  プロトン交換層、３  基板凹部、４強誘電体単結晶薄膜、５  リッジ部、６  エッジ部、ｒ  開口半幅、ｈ  凹部の深さ、Ｒ  エッジ部の曲率半径、Ｈ  リッジ部の高さ
【図１】
0003863277.tif 000002
【図２】
0003863277.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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