DE60123883T2

DE60123883T2 - Optisches Wellenleiter-Element

Info

Publication number: DE60123883T2
Application number: DE60123883T
Authority: DE
Inventors: Atsuo Nagoya-shi Kondo; Jungo Nagoya-shi Kondo; Yoshinari Nagoya-shi Kozuka; Soichiro Nagoya-shi Matsuzawa
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: EP1176458A3; JP2002040502A; DE60123883D1; JP4354100B2; US6584265B2; EP1176458A2; EP1176458B1; US20020048442A1

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtwellenleiterelement, das sich als Element zur Erzeugung einer zweiten Harmonischen mittels beispielsweise Quasiphasenanpassung eignet.
Stand der Technik
Zur Erzielung von hochdichten optischen Aufzeichnungen in einem optischen Informationsverarbeitungsverfahren ist ein Blaulaser zum Erzeugen und Oszillieren eines Blaulichts mit 400 nm bis 430 nm Wellenlänge bei einer Ausgangsleistung von 30 mW oder mehr erwünscht, woran bisher intensiv geforscht und dessen Entwicklung vorangetrieben wurde. Als Blaulichtquelle wurde ein Element zur Umwandlung von Lichtwellenleiterwellenlängen angenommen, worin ein Laser zum Oszillieren eines roten Lichts als Grundwelle und ein Element zur Erzeugung einer zweiten Harmonischen mittels Quasiphasenanpassung kombiniert wurden.
In "Electronics Letters 33, 9, 806–807 (24. April 1997) ist beispielsweise beschrieben, dass eine periodisch polarisierte Inversionsstruktur in einem MgO-dotierten Lithiumniobatsubstrat ausgebildet ist, und ein Lichtwellenleiter senkrecht zur periodisch polarisierten Struktur mittels Protonenaustauschverfahren ausgebildet ist, um dadurch eine Lichtwellenleitervorrichtung zur Erzeugung einer zweiten Harmonischen zu fertigen.
Ferner ist in "TECHNICAL REPORT OF IEICE US95-24:EMD95-20:CPM95-32(1995-07), S. 31–38, beschrieben, dass ein Lithiumniobatsubstrat mit einem Lithiumtantalatsubstrat direkt verbunden sowie geschliffen und poliert ist, um dünner zu sein, damit ein Volums-Lichtwellenleiter aus dem dünner gemachten Lithiumniobatsubstrat hergestellt wird. In einem solchen Fall werden die zu verbindenden Oberflächen des Lithiumniobatsubstrats und des Lithiumtantalatsubstrats abgeflacht, ge reinigt und hydrophilisiert. Anschließend werden Hydroxylgruppen auf den Oberflächen der Substrate absorbiert und wärmebehandelt, um die Substrate zu verbinden. Die Hydroxylgruppen und Wasserstoffelemente werden nach und nach aus den verbundenen Oberflächen der Substrate desorbiert, was eine starke Verbindung zwischen den Substraten ergibt, um eine Lichtwellenleitervorrichtung herzustellen, die eine bestimmte Lichtwelle einschließen kann. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die so erhaltene Lichtwellenleitervorrichtung für eine Lichtwellenleitervorrichtung mit großer Widerstandsfähigkeit gegenüber optischen Schäden, starker Wirkung zur Erzeugung einer höheren Harmonischen und integriertem optischem Schaltkreis verwendet werden kann.
In der in obigem "TECHNICAL REPORT OF IEICE" gezeigten Lichtwellenleitervorrichtung wird die d-Konstante (optoelektrische Konstante) jedoch aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung zwischen den Substraten leicht beeinträchtigt. Daher weist ein im Lichtwellenleiter ausgebildetes Element zur Erzeugung einer zweiten Harmonischen mit periodisch polarisierter Inversionsstruktur einen lediglich geringen Wirkungsgrad zur Umwandlung zu einer zweiten Harmonischen auf. Es ist insbesondere erforderlich, dass das Lithiumniobatsubstrat und das Lithiumtantalatsubstrat bei 100–1.000°C, noch bevorzugter 300°C oder mehr, direkt verbunden werden. Daher kommt es bei dem aus dem dünner gemachten Lithiumniobatsubstrat bestehenden Lichtwellenleiter aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung zwischen den Substraten während des Abkühlens nach dem Verbinden zu Verformungen, was eine Beeinträchtigung der d-Konstante und im äußersten Fall die Modenänderung des auszubreitenden Lichtleiters nach sich zieht. Demzufolge kann keine Lichtwellenleitervorrichtung zur Verwendung in der Praxis bereitgestellt werden. Im US-Patent 5.227.011 ist ein wie im Obergriff von Anspruch 1 dargelegter Lichtwellenleiter offenbart.
Zusammenfassung der Erfindung
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Verhinderung der Beeinträchtigung der d-Konstante in einem wie oben angeführten Lichtwellenleiterelement, das aus einem Substrat und einem Volums-Lichtwellenleiterlement besteht, und zwar bei gleichzeitiger Beibehaltung dessen Widerstandsfähigkeit gegenüber optischen Schäden.
Zur Erreichung des obigen Ziels betrifft die vorliegende Erfindung ein Lichtwellenleiterelement, das ein aus einem Lithiumtantalat-Einkristall oder einem Einkristall einer festen Lösung aus Lithiumniobat-Lithiumtantalat hergestelltes Substrat und einen Lichtwellenleiter, aus einem Lithiumniobat-Einkristall, der direkt mit dem Substrat verbunden ist, umfasst, wobei die c-Achse des das Substrat bildenden Einkristalls gegenüber der Oberfläche des zu verbindenden Substrats geneigt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden das Offset-Substrat und der Volums-Lichtwellenleiter aus Lithiumniobat-Einkristall angewandt. Ferner werden das Offset-Substrat und der Volums-Lichtwellenleiter direkt verbunden. Daher kann der Volums-Lichtwellenleiter seine gute Kristallinität beibehalten, wodurch auch der Lichtausbreitungsverlust des Lichtwellenleiterelements gering gehalten werden kann. Gleichzeitig können die Wärmeausdehnungen des Offset-Substrats und des Volums-Lichtwellenleiters im gesamten Bereich der verbundenen Oberfläche davon zweidimensional angepasst werden. Daraus ergibt sich, dass die d-Konstante des so erhaltenen erfindungsgemäßen Lichtwellenleiters bei gleichzeitiger Beibehaltung der Widerstandsfähigkeit gegenüber geringeren optischen Schäden entwickelt werden kann.
Insbesondere wird aus dem oben angeführten Lichtwellenleiterelement eine Vorrichtung zur Erzeugung einer zweiten Harmonischen zur praktischen Anwendung mit geringerem optischen Schaden im Lichtwellenleiter und stabiler d-Konstante gefertigt. Daher kann die vorliegende Erfindung zu einer Anwendung im großtechnischen Maßstab stark beitragen.
Im Fall der Herstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung einer höheren Harmonischen, insbesondere einer Vorrichtung zur Erzeugung einer zweiten Harmonischen, kann eine höhere Harmonische von 330–550 nm, insbesondere 400–430 nm erhalten werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen, worin:
1(a) eine Querschnittsansicht ist, die ein Element 1 aus Lithiumniobat-Einkristall darstellt;
1(b) eine Querschnittsansicht ist, die ein aus einem Lithiumniobat-Einkristall oder einem Einkristall einer festen Lösung aus Lithiumniobat-Lithiumtantalat bestehendes Substrat 4 darstellt;
2 eine schematische Ansicht ist, die das direkte Verbinden für das Element 1 und das Substrat 4 darstellt, die unter einer vorgegebenen angelegten Last laminiert wurden;
3(a) eine perspektivische Ansicht ist, die ein Lichtwellenleiterelement 6 schematisch darstellt;
3(b) ein Aufriss ist, der das Lichtwellenleiterelement 6 darstellt;
4(a) eine Seitenansicht ist, die das Lichtwellenleiterelement 6 darstellt;
4(b) eine Draufsicht ist, die das Lichtwellenleiterelement 6 darstellt;
5 ein Diagramm ist, welches das Verhältnis zwischen der Kristallorientierung verschiedener Einkristalle und deren Standardwärmeausdehnungen darstellt;
6 ein Diagramm ist, das die Standardwärmeausdehnungen der a-Achsen eines Lithiumtantalat-Einkristalls und eines MgO-dotierten Lithiumniobat-Einkristalls darstellt;
7(a) eine Draufsicht ist, die die Struktur eines Hochgeschwindigkeitslichtmodulators schematisch darstellt;
7(b) ein Aufriss des Hochgeschwindigkeitslichtmodulators von 7(a) ist; und
8 eine Mikroskopaufnahme eines im Beispiel gebildeten Lichtwellenleiters vom Stegtyp darstellt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. 1(a) ist eine Querschnittsansicht, die ein Element 1 aus Lithiumniobat-Einkristall darstellt. Das Element 1 besteht aus einer X-Schnitt-Platte 3 aus Lithiumniobat-Einkristall und einer periodisch polarisierten Inversionsstruktur 2, die auf einer Hauptoberfläche der X-Schnitt-Platte 3 ausgebildet ist. Die X-Schnitt-Platte aus Lithiumniobat-Einkristall weist eine zur Hauptoberfläche davon fast senkrecht stehende "a-Achse (X-Achse)" auf. Zu diesem Zeitpunkt fungiert die periodisch polarisierte Inversionsstruktur 2 nicht als Lichtwellenleiter. Im Allgemeinen weisen ein Lithiumniobat-Einkristall, ein Einkristall einer festen Lösung aus Lithiumniobat-Lithiumtantalat und ein Lithiumtantalat-Einkristall ihre jeweiligen zwei senkrecht aufeinander stehenden a-Achsen und c-Achsen auf, die gegenüber jeder der a-Achsen senkrecht aufeinander stehen. Die periodisch polarisierte Inversionsstruktur kann beispielsweise durch ein Spannungsanlegeverfahren erstellt werden.
Der in der vorliegenden Erfindung zu verwendende Lithiumniobat-Einkristall kann ein weiteres dotiertes Metallelement aufnehmen. Zumindest ein aus der aus Mg, Zn, Sc und In bestehenden Gruppe ausgewähltes Element kann im Lithiumniobat-Einkristall dotiert sein.
Die Menge des obigen dotierten Elements ist vorzugsweise auf 10 Mol-% oder darunter, insbesondere 5 Mol-% oder darunter, eingestellt, um die kristallinen Eigenschaften des Lithiumniobat-Einkristalls beizubehalten. Darüber hinaus beträgt die do tierte Menge angesichts der Widerstandsfähigkeit gegenüber optischen Schäden des aus Lithiumniobat-Einkristall herzustellenden Lichtwellenleiters vorzugsweise 1 Mol-% oder mehr.
1(b) ist eine Querschnittsansicht, die ein aus einem Lithiumtantalat-Einkristall bestehendes Substrat 4 darstellt. Die c-Achse ist gegenüber einer Hauptoberfläche (Verbindungsoberfläche) 4a des Substrats 4 um einen Winkel θ geneigt.
Anschließend werden, wie in 2(a) gezeigt, das Element 1 und das Substrat 4 laminiert und direkt verbunden. Unter "direktem Verbinden" wird das direkte Kontaktieren und Verbinden des Elements 1 (zur Bildung eines Lichtwellenleiters) und des Substrats 4 ohne weitere Haft- oder Verbindungsschichten verstanden. Das Element 1 und das Substrat 4 werden über eine an der Grenzfläche zwischen Element 1 und dem Substrat 4 erzeugte Verbindungskraft zusammengefügt.
Das konkrete Verbindungsverfahren ist in oben angeführtem "TECHNICAL REPORT OF IEICE" offenbart. In vorliegender Erfindung werden das Element 1 und das Substrat vorzugsweise unter folgenden Bedingungen verbunden.
Zuerst werden die zu verbindenden Oberflächen des Elements 1 und des Substrats 4 vorzugsweise auf eine Oberflächenrauigkeit Ra von 5 Å oder darunter und eine Welligkeit Wa von 1 μm oder darunter genau poliert und abgeflacht. Anschließend werden die Oberflächen vorzugsweise unter Anwendung von Feuchtigkeit gereinigt und hydrophilisiert. Das Element 1 und das Substrat 4 werden so laminiert, dass die zu verbindenden Oberflächen unter einer angelegten Last von 0,5 bis 10 kp/cm² einander gegenüber liegen und bei 400 bis 600°C wärmebehandelt werden.
Nach bestätigter Verbindung zwischen dem Element 1 und dem Substrat 4 wird die so erhaltene Anordnung aus der X-Schnitt-Platte 3 gearbeitet, um ein wie in 3(a) bis 4(b) dargestelltes Lichtwellenleiterelement herzustellen. 3(a) ist eine perspektivische Ansicht, die ein Lichtwellenleiterelement 6 schematisch darstellt, und
3(b) ist ein Aufriss, der das Lichtwellenleiterelement 6 darstellt. 4(a) ist eine Seitenansicht, die das Lichtwellenleiterelement 6 darstellt, und 4(b) ist eine Draufsicht, die das Lichtwellenleiterelement 6 darstellt.
Im Lichtwellenleiterelement 6 wird die X-Schnitt-Platte 3 des Elements 1 zur Gänze durch mechanische Bearbeitung (z.B. Dicen) oder Laserbearbeitung entfernt, und die periodisch polarisierte Inversionsstruktur 2 sowie das Substrat 4 werden durch das gleiche Verfahren teilweise entfernt.
Das Lichtwellenleiterelement 6 weist ein Substrat 7 und einen auf dem Substrat 7 ausgebildeten Lichtwellenleiter 8 auf. Das Substrat 7 verfügt über einen Streifenstegabschnitt 7b in der Mitte einer Hauptoberfläche 7a. Das Bezugszeichen 7c kennzeichnet eine Seitenoberfläche des Stegabschnitts 7b, und das Bezugszeichen 7d kennzeichnet eine Oberseite (verbundene Oberfläche). In den 3 und 4 sind die Hauptoberflächen 7a und die Seitenoberfläche 7c annähernd vertikal und können so bereitgestellt sein, dass sie gegenüber der dargestellten vertikalen Oberfläche geneigt sind.
Der Lichtwellenleiter 8 ist ausgebildet, um mit der Oberseite 7d des Stegabschnitts 7b kontaktiert zu werden. Zudem besteht der Lichtwellenleiter 8 aus Lithiumniobat, dessen eine a-Achse zur Hauptoberfläche 7a des Substrats 7 annähernd senkrecht steht und dessen andere a-Achse sich entlang der Längsrichtung des Lichtwellenleiters 8 erstreckt. Eine a-Achse des Einkristalls einer festen Lösung aus Lithiumniobat-Lithiumtantalat zur Bildung des Substrats 7 erstreckt sich entlang der Längsrichtung des in den 4(a) und 4(b) gezeigten Lichtwellenleiters 8. Die c-Achse des Einkristalls der festen Lösung ist gegenüber der Oberseite 7d und der Hauptoberfläche 7a um einen Winkel θ geneigt, und die andere a-Achse des Einkristalls der festen Lösung, das einen Einkristall aus Lithiumniobat-Lithiumtantalat darstellt, ist gegenüber einer Achse, welche senkrecht zur Oberseite 7d steht, um den Winkel θ geneigt.
In diesem Zustand können die Wärmeausdehnungen des Lithiumniobats zur Bildung des Lichtwellenleiters 8 und des Einkristalls der festen Lösung aus Lithiumniobat-Lithiumtantalat zur Bildung des Substrats 7 annähernd zweidimensional in einem breiten Temperaturbereich angepasst werden.
Die 5 und 6 stellen Diagramme der Wärmeausdehnungsgrade (Wärmeausdehnungsgrade, die durch das Einstellen der jeweiligen Längen bei Raumtemperatur auf "1" standardisiert sind) der kristallinen Orientierung verschiedener Einkristalle dar. Der Standardwärmeausdehnungsgrad der c-Achse von Einkristallen aus Lithiumtantalat nimmt mit der Temperatur ab, und jener der a-Achse des Einkristalls aus Lithiumtantalat nimmt mit der Temperatur stark zu. Der Standardwärmeausdehnungsgrad der c-Achse eines 5 Mol-% MgO-dotierten Lithiumniobat-Einkristalls nimmt mit der Temperatur leicht zu. Daher ergibt sich, dass es an der Verbindungsgrenzfläche zwischen Substrat 7 und dem Lichtwellenleiter 8 zu einer starken Differenz hinsichtlich der Wärmeausdehnung kommt.
In vorliegender Erfindung werden das Substrat 7 und der Volums-Lichtwellenleiter 8 so verbunden, dass die c-Achse des Lithiumniobat-Einkristalls zur Bildung des Lichtwellenleiters 8 parallel zur Richtung f steht, die gegenüber der c-Achse um den Winkel θ des Lithiumtantalat-Einkristalls zur Bildung des Substrats 7 geneigt ist. Wie aus 5 hervorgeht, wird der Unterschied hinsichtlich der Wärmeausdehnung zwischen beiden der obigen Einkristalle fast aufgehoben, wenn der Neigungswinkel θ mit etwa 27° festgelegt ist. Zudem ist die Differenz in ihrer Wärmeausdehnung klein, obwohl die Wärmeausdehnungsgrade der a-Achsen der obigen Einkristalle mit der Temperatur ansteigen. Somit kann eine zweidimensionale Anpassung der verbundenen Grenzfläche zwischen dem Substrat 7 und dem Volums-Lichtwellenleiter 8 erfolgen.
Daher wird der Winkel θ vorzugsweise mit 17 bis 37°, noch bevorzugter 20 bis 30°, insbesondere 26 bis 28° festgelegt.
Vorzugsweise werden 10 Mol-% Lithiumniobat oder weniger (vorzugsweise 5 Mol-% oder weniger) in fester Form im Lithiumtantalat-Einkristall gelöst, um das Substrat 7 zu bilden.
Obwohl erwünscht ist, dass die c-Achse des Lithiumniobat-Einkristalls des Lichtwellenleiters 8 eingestellt ist, um mit der verbundenen Oberfläche des Substrats 7 annähernd parallel zu sein, ist es in vorliegender Erfindung möglich, dass sie gegenüber der verbundenen Oberfläche geneigt ist. Es wird jedoch bevorzugt, dass der Neigungswinkel auf 7° oder weniger, vorzugsweise 5° oder weniger, eingestellt wird.
Der Volums-Lichtwellenleiter kann zweidimensional, vorzugsweise dreidimensional, ausgebildet sein, um die periodische polarisierte Inversionsstruktur 2 wirksam optisch zu überlagern. Bei der Bildung des dreidimensionalen Lichtwellenleiters muss die Form oder Größe des Kernquerschnitts genau kontrolliert werden. Die Form des Kernquerschnitts hängt sehr stark von den Brechungsindizes des Kerns selbst sowie der Ummantelung ab. Wenn der Brechungsindex der Ummantelung geändert wird, muss die Kerngröße angeglichen werden, um die gleiche Lichtmode im Volums-Lichtwellenleiter 8 zu erzielen.
Wie oben erläutert, bleibt die Kernform gleich, wenn das Substrat 7 aus einem Lithiumtantalat-Einkristall besteht, unabhängig vom Verbindungswinkel des Substrats 7 und des Volums-Lichtwellenleiters 8. Das bedeutet, dass der Lithiumtantalat-Einkristall den Ursprungsbrechungsindex beibehält, auch wenn die kristalline Orientierung gedreht wird, da der Doppelbrechungsindex des Lithiumtantalat-Einkristalls viel geringer ist als jener des Lithiumniobat-Einkristalls.
Das erfindungsgemäße oben angeführte Lichtwellenleiterelement kann für einen Hochgeschwindigkeits-Lichtmodulator vom Wellenleitertyp für Übertragungen, einen Lichtschalter oder dergleichen verwendet werden. 7(a) ist eine Draufsicht, die die Struktur eines Hochgeschwindigkeitslichtmodulators schematisch darstellt, und
7(b) ist ein Aufriss des Hochgeschwindigkeitslichtmodulators von 7(a).
Modulationselektroden 11A, 11B und 11C sind in drei Geraden auf einer verbundenen Oberfläche 10a eines Substrats 10 ausgebildet. Darüber hinaus ist ein Mach-Zehnder-Lichtwellenleiter 12 auf dem Substrat 10 entlang der Längsrichtung davon ausgebildet.
Der Lichtwellenleiter 12 umfasst ein Eingangsteil 12c, ein Paar an verzweigten Teilen 12a und 12b sowie ein Ausgangsteil 12d. Der Lichtwellenleiter 12 wird auf gleiche Weise wie der Lichtwellenleiter 8 ausgebildet und verfügt über die gleiche kristalline Orientierung wie Substrat 7. Der Lichtwellenleiter 12 ist direkt mit dem Substrat 10 verbunden.
Beispiel
Ein wie in den 3 und 4 dargestelltes Lichtwellenleiterelement wurde gemäß den in den 3 und 4 erläuterten Herstellungsschritten gefertigt. Dabei wurde zuerst ein 5 Mol-% MgO-dotiertes Lithiumniobat-Substrat 3, das um 3° gegenüber der Z-Achse (87°-Z-Schnitt) verdreht geschnitten wurde, mit einer Länge von 30 mm, einer Breite von 30 mm und einer Dicke von 1 mm hergestellt. Anschließend wurde eine periodisch polarisierte Inversionsstruktur 2 in einem Abschnitt mit 3,2 μm Periode und 2 μm Tiefe im Substrat 3 mittels der Methode der Spannungsanlegung ausgebildet. Die so erhaltene Inversionsstruktur wurde entlang der Polarisierungsrichtung des Substrats 3 verlängert. Darüber hinaus wurde die Inversionsstruktur gegenüber der Oberfläche um 3° in das Innere des Substrats geneigt, da das Substrat gegenüber der Z-Achse um 3° verdreht geschnitten wurde.
Ferner wurde ein Substrat 4 aus Lithiumtantalat-Einkristall mit einer Länge von 30 mm, einer Breite von 30 mm und einer Dicke von 1 mm hergestellt. Der Neigungswinkel wurde auf 27° eingestellt.
Anschließend wurden die zu verbindenden Oberflächen der Substrate 3 und 4 mit einem organischen Lösungsmittel gewaschen und durch Säurebehandlung und Oxidplasmabehandlung gereinigt.
Dann wurden die Substrate 3 und 4 mit einer Aufspannvorrichtung 5 unter einer Last von 2 kp/cm² verbunden und bei 500°C unter Stickstoffatmosphäre 1 Stunde lang wärmebehandelt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Sodann wurde die erhaltene Anordnung aus der Aufspannvorrichtung 5 entnommen und mittels Dicen bearbeitet, um ein wie in 3 dargestelltes Lichtwellenleiterelement herzustellen.
In einem solchen Fall wurde die Höhe m des Stegabschnitts 7c auf 1 μm und die Höhe n des Lichtwellenleiters 8 auf 2 μm und die Breite p des Stegabschnitts 7c auf 3 μm eingestellt. Ein harzgebundener Diamantschleifstein (Produktbezeichnung: SD6000, Außendurchmesser: etwa 52 mm, Dicke: 0,1 mm) wurde als Dicing-Blatt angewandt. Die Drehzahl des Dicing-Blatts betrug 30.000 U/min und die Zuführgeschwindigkeit 1,0 mm/s. Danach wurden beide Enden der Anordnung ausgeschnitten, um das Lichtwellenleiterelement 6 vom Stegstrukturtyp mit einer Größe von 10 mm herzustellen. Anschließend wurden beide Enden des Lichtwellenleiterelements 6 chemisch-mechanisch poliert. 8 ist eine Mikroskopaufnahme (Maßstab 1.500) eines nach dem Polieren erhaltenen Lichtwellenleiters vom Stegstrukturtyp.
Eine vorgegebene Lichtwelle wurde aus dem Titansaphirlaser in das Lichtwellenleiterelement eingeführt, um eine höhere Harmonische zu erzeugen. Die Phasenanpassungswellenlänge betrug 850 nm, und die Wellenlänge der so erhaltenen höheren Harmonischen betrug 425 nm. Zudem betrug die Ausgangsleistung der zweiten Harmonischen 30 mW bei einer Eingangsleistung von 100 mW der eingebrachten Grundwelle. Ferner wurde die höhere Harmonische nicht durch Lichtschädigung, etc. beeinträchtigt. Darüber hinaus wurde herausgefunden, dass keine Spannungen aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungen zwischen dem direkt verbundenen Volums-Lichtwellenleiter und dem Substrat aufgetreten waren, und die d-Konstante im Volums-Lichtwellenleiter wies keine merkliche Beeinträchtigung aufgrund von Spannungen an der Grenzfläche zwischen dem Volums-Lichtwellenleiter und dem Substrat auf.
Obwohl vorliegende Erfindung anhand obigen Beispiels detailliert beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf obige Offenbarung beschränkt und es sind jegliche Variationen und Modifizierungen möglich, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die d-Konstante in einem aus einem Substrat und einem Volums-Lichtwellenleiter bestehenden Lichtwellenleiterelement entwickelt werden, wobei dessen hohes Widerstandsvermögen gegenüber optischen Schäden aufgrund der guten Kristallinität des Volums-Lichtwellenleiters beibehalten werden können.

Claims

Lichtwellenleiterelement, umfassend ein aus einem Litihiumtantalat-Einkristall oder einem Einkristall einer festen Lösung aus Litihiumniobat-Litihiumtantalat hergestelltes Substrat und einen Volums-Lichtwellenleiter, aus einem Litihiumniobat-Einkristall, der direkt mit dem Substrat verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die C-Achse des das Substrat bildenden Einkristalls gegenüber der Oberfläche des zu verbindenden Substrats geneigt ist.
Lichtwellenleiterelement nach Anspruch 1, worin der Neigungswinkel der C-Achse des das Substrat bildenden Einkristalls zwischen 17° und 37° festgelegt ist.
Lichtwellenleiterelement nach Anspruch 1 oder 2, worin die C-Achse des den Volums-Lichtwellenleiter bildenden Litihiumniobat-Einkristalls gegenüber seiner zu verbindenden Oberfläche um 7° oder weniger geneigt ist.
Lichtwellenleiterelement nach Anspruch 3, worin die C-Achse des den Volums-Lichtwellenleiter bildenden Litihiumniobat-Einkristalls parallel zu seiner zu verbindenden Oberfläche ist.
Lichtwellenleiterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der Volums-Lichtwellenleiter einen dreidimensionalen Lichtwellenleiter bildet.
Lichtwellenleiterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin eine periodisch polarisierte Inversionsstruktur zumindest im Volums-Lichtwellenleiter ausgebildet ist, um ein Element zur Erzeugung einer höheren Harmonischen herzustellen.
Lichtwellenleiterelement nach Anspruch 6, worin eine höhere Harmonische mit einer Wellenlänge von 330 bis 550 nm durch den Volums-Lichtwellenleiter oszilliert wird.
Lichtwellenleiterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin das Substrat auf einer Hauptoberfläche desselben einen Stegabschnitt aufweist und der Volums-Lichtwellenleiter direkt mit der Oberseite des Stegabschnitts verbunden ist.
Lichtwellenleiterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin der das Substrat bildende Einkristall einer festen Lösung aus Litihiumniobat-Litihiumtantalat 10 Mol-% oder weniger Litihiumniobat enthält.
Lichtwellenleiterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin das den Volums-Lichtwellenleiter bildende Litihiumniobat mit zumindest einem aus der aus Mg, Zn, Sc und In bestehenden Gruppe ausgewählten Element dotiert ist.