JP2001343544A - Method for producing film structural body, method for producing optical guide substrate and method for producing second harmonic generation element - Google Patents
Method for producing film structural body, method for producing optical guide substrate and method for producing second harmonic generation elementInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ニオブ酸リチウム
カリウム−タンタル酸リチウムカリウム固溶体単結晶か
らなる基板と、この基板の表面に形成されたニオブ酸リ
チウムカリウム単結晶またはニオブ酸リチウムカリウム
−タンタル酸リチウムカリウム固溶体単結晶からなる膜
とを備えている被膜構造体、およびこれを利用した光導
波路基板および第二高調波発生素子を製造する方法に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate composed of a single crystal of lithium potassium niobate-lithium potassium tantalate solid solution, and a single crystal of potassium potassium niobate or lithium potassium potassium tantalate formed on the surface of the substrate. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a coating structure including a film made of a lithium potassium solid solution single crystal, and a method for manufacturing an optical waveguide substrate and a second harmonic generation element using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】ニオブ酸リチウムカリウム単結晶やニオ
ブ酸リチウムカリウム−タンタル酸リチウムカリウム固
溶体単結晶は、特に半導体レーザー用の青色光第二高調
波発生(SHG)素子用の単結晶として注目されてい
る。これは、390nmの紫外光領域まで発生すること
が可能であるので、こうした短波長の光を利用すること
で、光ディスクメモリー用、DVDレーザー光源、レー
サーポインター、ディスプレイ、医学用、光化学用、各
種光計測用等の幅広い応用が可能である。また、前記の
単結晶は、電気光学効果も大きいので、そのフォトリフ
ラクティブ効果を利用した光記憶素子等にも適用でき
る。2. Description of the Related Art Lithium potassium niobate single crystals and lithium potassium niobate-lithium potassium tantalate solid solution single crystals are receiving attention, in particular, as single crystals for blue light second harmonic generation (SHG) devices for semiconductor lasers. I have. Since it can generate light up to the ultraviolet region of 390 nm, by using such short wavelength light, it can be used for optical disk memory, DVD laser light source, racer pointer, display, medical use, photochemistry, various light sources. A wide range of applications such as measurement is possible. Further, since the single crystal has a large electro-optic effect, it can be applied to an optical storage element or the like utilizing the photorefractive effect.
【0003】光学用途、特に第二高調波発生用途におい
ては、単結晶内に例えば400nm近辺の短波長のレー
ザー光を、できる限り高い出力密度で伝搬させる必要が
ある。しかも、このときに光損傷を最小限に抑制する必
要がある。このように光損傷を抑制することは必須であ
るが、このためには、光導波路を構成する単結晶の結晶
性が良好なものである必要があり、しかも光導波路がシ
ングルドメイン化していることが必要である。これによ
って、例えば30mWといった高出力の第二高調波を発
生させることが、実用的な観点から要求されている。In optical applications, particularly in second harmonic generation applications, it is necessary to transmit a laser beam having a short wavelength of, for example, about 400 nm in a single crystal at a power density as high as possible. Moreover, at this time, it is necessary to minimize optical damage. Although it is essential to suppress optical damage in this way, it is necessary that the single crystal constituting the optical waveguide has good crystallinity, and that the optical waveguide has a single domain. is necessary. Accordingly, it is required from a practical viewpoint to generate a second harmonic having a high output of, for example, 30 mW.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】特開平8−6083号
公報においては、ニオブ酸リチウムカリウム単結晶から
なる基板の表面に、ニオブ酸リチウムカリウム−タンタ
ル酸リチウムカリウム固溶体単結晶からなるエピタキシ
ャルクラッド層を設け、このクラッド層上に前記固溶体
単結晶からなる光導波路を有機金属気相成長法によって
成膜している。しかし、この素子は、いまだ光損傷があ
り、第二高調波出力がいまだ上記のような高水準には到
達しない。In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-6083, an epitaxial cladding layer made of a lithium potassium niobate-lithium potassium tantalate solid solution single crystal is provided on the surface of a substrate made of a lithium potassium niobate single crystal. An optical waveguide made of the solid solution single crystal is formed on the cladding layer by metal organic chemical vapor deposition. However, this device still suffers from optical damage and the second harmonic output has not yet reached the high levels mentioned above.
【0005】「Japanese J. Appl. Phys. 」 Vol. 37(1
998) 5582-5587頁においては、(111)Si基板上に
有機金属気相成長法によってニオブ酸リチウムカリウム
膜を生成させている。しかし、ニオブ酸リチウムカリウ
ムの結晶構造が(111)Siの結晶構造とは著しく異
なっているために、多結晶膜が生成している。"Japanese J. Appl. Phys." Vol. 37 (1
998) 5582-5587, a lithium potassium niobate film is formed on a (111) Si substrate by metal organic chemical vapor deposition. However, since the crystal structure of lithium potassium niobate is significantly different from the crystal structure of (111) Si, a polycrystalline film is formed.
【0006】本発明の課題は、ニオブ酸リチウムカリウ
ム−タンタル酸リチウムカリウム固溶体単結晶からなる
基板上に、ニオブ酸リチウムカリウム単結晶またはニオ
ブ酸リチウムカリウム−タンタル酸リチウムカリウム固
溶体単結晶からなる結晶性の良好な膜を生成させること
である。An object of the present invention is to provide a single crystal of lithium potassium niobate-lithium potassium tantalate solid solution on a substrate made of a single crystal of lithium potassium niobate-lithium potassium tantalate. Is to form a film having a good quality.
【0007】また、本発明の課題は、光損傷の少ない光
導波路を提供することであり、更には第二高調波の出力
を大きく増大させることである。Another object of the present invention is to provide an optical waveguide with less optical damage, and to further increase the output of the second harmonic.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、ニオブ酸リチ
ウムカリウム−タンタル酸リチウムカリウム固溶体単結
晶からなる基板と、基板の表面に形成されたニオブ酸リ
チウムカリウム単結晶またはニオブ酸リチウムカリウム
−タンタル酸リチウムカリウム固溶体単結晶からなる膜
とを備えている被膜構造体を製造するのに際して、基板
の温度を700℃以上、850℃以下に保持しつつ、膜
を有機金属気相成長法によって成膜することを特徴とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a substrate comprising a single crystal of lithium potassium niobate-lithium potassium tantalate solid solution, a lithium potassium niobate single crystal or lithium potassium niobate-tantalum tantalum formed on the surface of the substrate. In producing a coating structure comprising a film made of a lithium potassium oxide solid solution single crystal, the film is formed by metal organic chemical vapor deposition while maintaining the substrate temperature at 700 ° C. or more and 850 ° C. or less. It is characterized by doing.
【0009】また、本発明は、ニオブ酸リチウムカリウ
ム−タンタル酸リチウムカリウム固溶体単結晶からなる
基板と、基板の表面に形成されたニオブ酸リチウムカリ
ウム単結晶またはニオブ酸リチウムカリウム−タンタル
酸リチウムカリウム固溶体単結晶の膜からなる光導波路
とを備えている光導波路基板を製造するのに際して、基
板の温度を700℃以上、850℃以下に保持しつつ、
前記膜を有機金属気相成長法によって成膜することを特
徴とする。The present invention also provides a substrate comprising a single crystal of lithium potassium niobate-lithium potassium tantalate solid solution, a single crystal of lithium potassium niobate or a solid solution of lithium potassium niobate-lithium potassium tantalate formed on the surface of the substrate. In manufacturing an optical waveguide substrate including an optical waveguide formed of a single crystal film, while maintaining the substrate temperature at 700 ° C. or higher and 850 ° C. or lower,
The film is formed by a metal organic chemical vapor deposition method.
【0010】また、本発明は、ニオブ酸リチウムカリウ
ム−タンタル酸リチウムカリウム固溶体単結晶からなる
基板と、基板の表面に形成されたニオブ酸リチウムカリ
ウム単結晶またはニオブ酸リチウムカリウム−タンタル
酸リチウムカリウム固溶体単結晶の膜からなり、基本波
を第二高調波に変換する波長変換用の光導波路とを備え
ている第二高調波発生素子を製造するのに際して、基板
の温度を700℃以上、850℃以下に保持しつつ、前
記膜を有機金属気相成長法によって成膜することを特徴
とする。The present invention also relates to a substrate comprising a single crystal of a lithium potassium niobate-lithium potassium tantalate solid solution, a lithium potassium niobate single crystal or a lithium potassium lithium niobate-lithium potassium tantalate solid solution formed on the surface of the substrate. When manufacturing a second harmonic generation element comprising a single crystal film and having an optical waveguide for wavelength conversion for converting a fundamental wave into a second harmonic, the temperature of the substrate is set to 700 ° C. or more and 850 ° C. The method is characterized in that the film is formed by a metal organic chemical vapor deposition method while holding below.
【0011】本発明者は、前記基板の温度を700℃以
上、850℃以下に保持しつつ、前記膜を有機金属気相
成長法によって成膜することによって、膜の結晶性が極
めて良好となり、光損傷が著しく低減されることを発見
した。そして、こうした膜を第二高調波発生素子に応用
することによって、第二高調波の出力が著しく向上し、
特に30mW以上の出力が安定して得られることを見出
し、本発明に到達した。The inventor of the present invention has found that the film has extremely good crystallinity by forming the film by metal organic chemical vapor deposition while maintaining the temperature of the substrate at 700 ° C. or higher and 850 ° C. or lower. It has been found that light damage is significantly reduced. And by applying such a film to the second harmonic generation element, the output of the second harmonic is significantly improved,
In particular, they have found that an output of 30 mW or more can be stably obtained, and have reached the present invention.
【0012】こうした作用効果が得られた理由は、まず
膜を構成するニオブ酸リチウムカリウム単結晶の結晶性
が著しく改善されたことであるが、これと同時に、膜が
単分域化した点が大きい。The reason why such an effect is obtained is that the crystallinity of the lithium potassium niobate single crystal constituting the film is remarkably improved, and at the same time, the film has a single domain. large.
【0013】即ち、ニオブ酸リチウムカリウム−タンタ
ル酸リチウムカリウム固溶体単結晶のキュリー温度は、
リチウム、ニオブ、タンタルの各元素の割合によって変
化するが、450−550℃程度である。従って、単分
域化処理された単結晶からなる基板を使用しても、この
基板の温度を700℃以上に保持すると、当然基板は多
分域化するので、基板の表面に生成する膜も多分域化す
るはずである。この場合には膜の結晶性も劣化する。し
かも、このように多分域化した膜を光デバイスとして使
用するためには、再度単分域化処理を行う必要がある
が、この単分域化処理の段階で膜の結晶性に再びダメー
ジを与えてしまう。That is, the Curie temperature of a lithium potassium niobate-lithium potassium tantalate solid solution single crystal is as follows:
The temperature varies depending on the ratio of each element of lithium, niobium and tantalum, but is about 450-550 ° C. Therefore, even if a substrate made of a single crystal subjected to single domain processing is used, if the temperature of the substrate is maintained at 700 ° C. or higher, the substrate is naturally multi-domain, so that the film generated on the surface of the substrate may be Should be localized. In this case, the crystallinity of the film also deteriorates. Moreover, in order to use such a multi-domain film as an optical device, it is necessary to perform single-domain processing again, but the crystallinity of the film is damaged again at the stage of the single-domain processing. Give it.
【0014】ところが、上記した基板材質と膜の材質と
の組み合わせにおいて、700℃以上で有機金属気相成
長法によって成膜を実施した場合には、膜が単分域化
し、その結晶性も基板の多分域化の悪影響をほとんど受
けないことが分かった。この理由は明らかではないが、
膜の結晶性が良好であるため、基板の材質と膜の材質と
の間の結晶格子のずれによって発生するストレスが大き
いこと、あるいは成膜温度が高いため、ガスの温度と膜
の温度差が大きくなること、膜表面が継続的に雰囲気に
よって冷却され、基板から膜への伝熱をある程度相殺し
ていること等が考えられる。However, when a film is formed by a metal organic chemical vapor deposition method at a temperature of 700 ° C. or more in the combination of the substrate material and the film material described above, the film is formed into a single domain, and its crystallinity is also reduced. It has been found that there is almost no adverse effect of the multi-domain. The reason for this is not clear,
Because the crystallinity of the film is good, the stress generated due to the shift of the crystal lattice between the material of the substrate and the material of the film is large, or the film formation temperature is high, so that the difference between the gas temperature and the film temperature become larger, the film surface is cooled by continued atmosphere, such that they are offset to some degree heat transfer to the film from the substrate can be considered.
【0015】なお、特開平8−6083号公報において
は、500−700℃で導波路層をクラッド層上に有機
金属気相成長法によって形成するという一般記載はあ
る。しかし、基板としてニオブ酸リチウムカリウム単結
晶基板を使用しており、この上のクラッド層を介して導
波層を形成している。しかも、導波路層の屈折率をエピ
タキシャルクラッドの屈折率よりも少し高くするため
に、両者におけるタンタルの置換比率yを固定した上
で、導波路層におけるニオブのリチウムに対する比率
を、クラッド層におけるニオブのリチウムに対する比率
よりも少し大きくしている(ニオブの割合を少し増やし
ている)。従って、本発明の前提となる基板と光導波路
との材質の組み合わせにおいて、基板の保持温度を70
0−850℃に保持することは開示されておらず、これ
による顕著な作用効果は得られない。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-6083 has a general description that a waveguide layer is formed on a cladding layer at 500 to 700 ° C. by metal organic chemical vapor deposition. However, a lithium potassium niobate single crystal substrate is used as a substrate, and a waveguide layer is formed via a clad layer thereon. In addition, in order to make the refractive index of the waveguide layer slightly higher than the refractive index of the epitaxial cladding, after fixing the substitution ratio y of tantalum in both, the ratio of niobium to lithium in the waveguide layer is changed to niobium in the cladding layer. Is slightly larger than the ratio of lithium to niobium (the ratio of niobium is slightly increased). Therefore, in the combination of the materials of the substrate and the optical waveguide which is the premise of the present invention, the holding temperature of the substrate is set to 70.
It is not disclosed that the temperature is kept at 0 to 850 ° C., so that a remarkable effect cannot be obtained.
【0016】本発明の第二高調波発生素子によれば、例
えば390nm−470nmの領域まで発生させること
が可能である。従って、こうした短波長の光を利用する
ことで、光ディスクメモリー用、医学用、光化学用、各
種光計測用等の幅広い応用が可能である。According to the second harmonic generation device of the present invention, for example, it is possible to generate a region of 390 nm to 470 nm. Therefore, by using such short-wavelength light, a wide range of applications such as optical disk memory, medical use, photochemistry, various types of optical measurement, and the like are possible.
【0017】本発明の効果を奏する上で、基板の保持温
度を740℃以上とすることが更に好ましく、あるい
は、780℃以下とすることが一層好ましい。In order to achieve the effects of the present invention, it is more preferable that the holding temperature of the substrate is 740 ° C. or higher, or 780 ° C. or lower.
【0018】基板および膜を構成する単結晶の組成は、
K、Li、Nb、Ta、Oからなるタングステンブロン
ズ構造を保持している限りは、限定はされない。しか
し、膜を光導波路、特に波長変換用の光導波路として使
用するためには、基板と膜との間の屈折率差を調節する
必要がある。この観点から、下記の基本組成が特に好ま
しく、この場合に本発明の製造方法は特に好適である。The composition of the single crystal constituting the substrate and the film is as follows:
There is no limitation as long as a tungsten bronze structure composed of K, Li, Nb, Ta, and O is maintained. However, in order to use the film as an optical waveguide, in particular, an optical waveguide for wavelength conversion, it is necessary to adjust the difference in the refractive index between the substrate and the film. From this viewpoint, the following basic composition is particularly preferable, and in this case, the production method of the present invention is particularly preferable.
【0019】(1)膜の基本組成は以下の通りである。 K3Li2−X−A(Nb1−YTaY)5+X+AO
15+2X (ここで、Xは0.10−0.50であり、好ましくは
0.10−0.20である。Yは0.00−0.05で
あり、好ましくは0.00−0.01である。Aは0.
006−0.12であり、好ましくは0.006−0.
02である。)(1) The basic composition of the film is as follows. K 3 Li 2-X-A (Nb 1-Y Ta Y) 5 + X + A O
15 + 2X (where X is 0.10-0.50, preferably 0.10-0.20; Y is 0.00-0.05, preferably 0.00-0.01 A is 0.
006-0.12, preferably 0.006-0.
02. )
【0020】(2)基板の基本組成は以下の通りであ
る。 K3Li2−X(Nb1−Y−BTaY+B)5+XO
15+2X (ここで、Xは0.10−0.50であり、好ましくは
0.10−0.20である。Yは0.00−0.05で
あり、好ましくは0.00−0.01である。Bは0.
005−0.5であり、好ましくは0.03−0.1で
ある。)(2) The basic composition of the substrate is as follows. K 3 Li 2-X (Nb 1-Y-B Ta Y + B) 5 + X O
15 + 2X (where X is 0.10-0.50, preferably 0.10-0.20; Y is 0.00-0.05, preferably 0.00-0.01 B is 0.
005-0.5, preferably 0.03-0.1. )
【0021】特に好適な実施形態においては、Yが0で
ある。In a particularly preferred embodiment, Y is 0.
【0022】基板および膜の各材質としては、前述した
ように、K、Li、Nb、Ta、Oからなるタングステ
ンブロンズ構造を考えている。しかし、この構造を保持
する範囲内において、各元素の置換が可能であり、例え
ば、Na、Rb等によるK、Liの置換が可能である。
この場合には、置換割合は、カリウムまたはリチウムを
100原子%としたとき、10原子%以下とすることが
好ましい。また、Crや、Er、Nd等の希土類元素等
のレーザー発振用ドーピング剤を添加することも可能で
ある。As described above, a tungsten bronze structure made of K, Li, Nb, Ta, and O is considered as each material of the substrate and the film. However, substitution of each element is possible within a range that maintains this structure, for example, substitution of K and Li by Na, Rb, and the like.
In this case, the substitution ratio is preferably 10 atomic% or less when potassium or lithium is 100 atomic%. It is also possible to add a laser oscillation doping agent such as a rare earth element such as Cr, Er or Nd.
【0023】基板は、本出願人が特開平8−25937
5号公報、特開平8−319191号公報において提案
したマイクロ引下げ法によって得られたものであること
が好ましい。The substrate is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-25937.
No. 5, JP-A-8-319191, preferably obtained by the micro-pull-down method.
【0024】有機金属気相成長法においては、カリウム
源、リチウム源、ニオブ源およびタンタル源を使用す
る。カリウム源としては、ジピバロイルメタナトカリウ
ム[K(C11H19O2 )]が好ましい。リチウム
源としては、ジピバロイルメタナトリチウム[Li(C
11H19O2 )]が好ましい。ニオブ源としては、
ペンタエトキシニオブ[Nb(OC2 H5 )5 ]
が好ましい。タンタル源としては、ペンタエトキシタン
タル[Ta(OC2 H5 )5 ]を用いることがで
きる。In the metal organic chemical vapor deposition method, a potassium source, a lithium source, a niobium source and a tantalum source are used. As a potassium source, potassium dipivaloylmethanato [K (C 11 H 19 O 2 )] is preferable. As a lithium source, dipivaloyl methanatolithium [Li (C
11 H 19 O 2 )]. As a niobium source,
Pentaethoxyniobium [Nb (OC 2 H 5 ) 5 ]
Is preferred. As a tantalum source, pentaethoxy tantalum [Ta (OC 2 H 5 ) 5 ] can be used.
【0025】[0025]
【実施例】マイクロ引き下げ法によって、前記固溶体単
結晶からなる基板を作製した。具体的には、炭酸カリウ
ム,炭酸リチウム、塩化ニオブおよび酸化タンタルを、
30.0:24.0:45.08:0.92の組成比率
で調合し、原料粉末を製造した。この原料粉末約50g
を、白金製のルツボ内に供給し、1150℃に加熱し、
原料を融解させた。上側炉内の空間の温度を1100〜
1200℃の範囲に調整し、ルツボ内の原料を融解させ
た。単結晶育成部の温度を1050℃〜1150℃と
し、ルツボの底面に設けられたノズルから、10mm/
時間の速度で、結晶のa軸の方向に沿って、C面のプレ
ートを引き下げた。この結果、厚さ1mm、幅30m
m、長さ100mmの単結晶基板を育成できた。この基
板をアンダークラッド部として使用した。基板の組成
は、K3Li1.9(Nb0 .97Ta0.03)
5.1O15.2であった。EXAMPLE A substrate made of the solid solution single crystal was produced by a micro pulling-down method. Specifically, potassium carbonate, lithium carbonate, niobium chloride and tantalum oxide
The mixture was prepared at a composition ratio of 30.0: 24.0: 45.08: 0.92 to produce a raw material powder. About 50g of this raw material powder
Into a platinum crucible and heated to 1150 ° C.
The raw material was melted. The temperature of the space inside the upper furnace
The temperature was adjusted to 1200 ° C., and the raw material in the crucible was melted. The temperature of the single crystal growing section is set to 1050 ° C. to 1150 ° C., and a nozzle provided on the bottom of the crucible is set at 10 mm /
At the speed of time, the C-plane plate was pulled down along the direction of the a-axis of the crystal. As a result, a thickness of 1 mm and a width of 30 m
A single crystal substrate having a length of 100 mm and a length of 100 mm could be grown. This substrate was used as an under cladding part. The composition of the substrate, K 3 Li 1.9 (Nb 0 .97 Ta 0.03)
5.1 O 15.2 .
【0026】次いで、有機金属気相成長法により、単結
晶膜を作製した。具体的には、各出発原料として、ジピ
バロイルメタナトカリウム[K(C11H
19O 2 )]と、ジピバロイルメタナトリチウム[L
i(C11H19O2 )]と、ペンタエトキシニオブ
[Nb(OC2 H5 )5 ]を使用した。これら
を、それぞれの専用原料容器に充填した後、それぞれの
ガス化温度に加熱してガスとし、各ガスを、流量制御し
たアルゴンキャリアガスを用いて、反応室内に導入し
た。各ガスを880sccmのアルゴンガスで希釈し
た。酸素ガスの流量は200sccmであった。アルゴ
ンガスおよび各原料ガスの合計流量は2000sccm
とした。各ガスの流量、温度、圧力は、表1に示すとお
りである。Next, a single bond is formed by metalorganic vapor phase epitaxy.
A crystalline film was prepared. Specifically, as starting materials,
Baroyl methanate potassium [K (C11H
19O 2)] And dipivaloyl methanatolithium [L
i (C11H19O2)] And pentaethoxy niobium
[Nb (OC2H5)5]It was used. these
After filling each dedicated raw material container,
The gas is heated to the gasification temperature to generate gas, and the flow rate of each gas is controlled.
Introduced into the reaction chamber using argon carrier gas
Was. Dilute each gas with 880 sccm of argon gas
Was. The flow rate of the oxygen gas was 200 sccm. Argo
Total flow rate of gas and each source gas is 2000sccm
And The flow rate, temperature, and pressure of each gas are shown in Table 1.
It is.
【0027】[0027]
【表1】 [Table 1]
【0028】反応室内の圧力は40Torrとし、基板
の温度を、表2に示すように変更した。反応室までの配
管を250℃に加熱した。成膜時間を8時間とした。こ
れによって、表面が平滑な単結晶膜が得られた。膜厚は
プリズムカップリング法によって測定したところ、4.
0−4.5μmであった。膜の常光屈折率は2.278
5であり、異常光屈折率は2.131であった。得られ
た膜の組成は、K3Li1.85Nb5.15O
15.3であった。各膜のX線ロッキングカーブの半値
幅を測定し、表2に示した。The pressure in the reaction chamber was set to 40 Torr, and the temperature of the substrate was changed as shown in Table 2. The piping to the reaction chamber was heated to 250 ° C. The film formation time was 8 hours. As a result, a single crystal film having a smooth surface was obtained. The film thickness was measured by the prism coupling method.
0 to 4.5 μm. The ordinary light refractive index of the film is 2.278.
5, and the extraordinary light refractive index was 2.131. The composition of the obtained film was K 3 Li 1.85 Nb 5.15 O
15.3 . The half width of the X-ray rocking curve of each film was measured and is shown in Table 2.
【0029】このエピタキシャル膜上に、通常のフォト
リソグラフィー法を使用して、厚さ1μm、幅5μm、
長さ25mmのチタン膜パターンを、2mm間隔でスト
ライプ状に作製した。この試料を反応性イオンエッチン
グ法によって加工した。この際には、C2 F6 ガス
とO2 ガスを使用し、圧力0.02Torr、RF電
力250Wで100分間加工し、リッジ構造の光導波路
を作製した。On this epitaxial film, a thickness of 1 μm, a width of 5 μm,
A titanium film pattern having a length of 25 mm was formed in stripes at intervals of 2 mm. This sample was processed by a reactive ion etching method. At this time, using the C 2 F 6 gas and O 2 gas, pressure 0.02 Torr, and processed for 100 minutes at an RF power 250 W, to produce an optical waveguide of the ridge structure.
【0030】この試料を切断加工し、光導波路方向の長
さ10mm、幅2mmのチップ状の素子を得た。この素
子の入力端面、出力端面を光学研磨し、入射側に波長8
60nmで反射率0.5%の反射防止膜のコートを施
し、出射側に430nmで反射率0.5%の反射防止膜
のコートを施した。この素子にチタン−サファイアレー
ザー光を入射させたところ、波長857nmで位相整合
した。入力を100mWとし、第二次高調波の発生出力
を測定し、表2に示す。This sample was cut to obtain a chip-like element having a length of 10 mm and a width of 2 mm in the optical waveguide direction. The input end face and output end face of this element are optically polished, and a wavelength of 8
An anti-reflection coating with a reflectance of 0.5% was applied at 60 nm, and an anti-reflection coating with a reflectance of 0.5% at 430 nm was applied on the emission side. When a titanium-sapphire laser beam was incident on this device, phase matching was performed at a wavelength of 857 nm. The input power was 100 mW, and the output power of the second harmonic was measured.
【0031】[0031]
【表2】 [Table 2]
【0032】[0032]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ニ
オブ酸リチウムカリウム−タンタル酸リチウムカリウム
固溶体単結晶からなる基板上に、ニオブ酸リチウムカリ
ウム単結晶からなる結晶性の良好な膜を生成させること
ができ、これを利用することで、光損傷の少ない光導波
路を提供でき、更には第二高調波の発振出力を大きく増
大させることができる。As described above, according to the present invention, a film having good crystallinity made of a single crystal of lithium potassium niobate is formed on a substrate made of a solid solution of lithium potassium niobate-lithium potassium tantalate solid solution. It can be generated, and by using this, an optical waveguide with less optical damage can be provided, and further, the oscillation output of the second harmonic can be greatly increased.
フロントページの続き (72)発明者 吉野 隆史 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子株式会社内 Fターム(参考) 2H047 KA05 LA00 PA05 PA06 PA12 PA14 PA24 QA03 RA04 RA08 TA11 Continued on the front page (72) Inventor Takashi Yoshino 2-56, Suda-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi Japan Insulator Co., Ltd. F term (reference) 2H047 KA05 LA00 PA05 PA06 PA12 PA14 PA24 QA03 RA04 RA08 TA11
Claims (9)
チウムカリウム固溶体単結晶からなる基板と、この基板
の表面に形成されたニオブ酸リチウムカリウム単結晶ま
たはニオブ酸リチウムカリウム−タンタル酸リチウムカ
リウム固溶体単結晶からなる膜とを備えている被膜構造
体を製造するのに際して、 前記基板の温度を700℃以上、850℃以下に保持し
つつ、前記膜を有機金属気相成長法によって成膜するこ
とを特徴とする、被膜構造体の製造方法。1. A substrate comprising a lithium potassium lithium niobate-lithium potassium tantalate solid solution single crystal; and a lithium potassium niobate single crystal or a lithium potassium lithium niobate-lithium potassium tantalate solid solution single crystal formed on the surface of the substrate. When manufacturing a film structure having a film, the film is formed by metal organic chemical vapor deposition while maintaining the temperature of the substrate at 700 ° C. or more and 850 ° C. or less. A method for producing a coating structure.
15+2X (ここで、Xは0.10−0.50であり、好ましくは
0.10−0.20である。Yは0.00−0.05で
あり、好ましくは0.00−0.01である。Aは0.
006−0.12であり、好ましくは0.006−0.
02である。)である請求項1記載の被膜構造体の製造
方法。2. The chemical composition of the film is as follows: K 3 Li 2- XA (Nb 1 -Y Ta Y ) 5 + X + A O
15 + 2X (where X is 0.10-0.50, preferably 0.10-0.20; Y is 0.00-0.05, preferably 0.00-0.01 A is 0.
006-0.12, preferably 0.006-0.
02. 2. The method for producing a coated structure according to claim 1, wherein
15+2X (ここで、Xは0.10−0.50であり、好ましくは
0.10−0.20である。Yは0.00−0.05で
あり、好ましくは0.00−0.01である。Bは0.
005−0.5であり、好ましくは0.03−0.1で
ある。)である請求項1記載の被膜構造体の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the chemical composition of the substrate is K 3 Li 2-X (Nb 1−Y−B Ta Y + B ) 5 + X O
15 + 2X (where X is 0.10-0.50, preferably 0.10-0.20; Y is 0.00-0.05, preferably 0.00-0.01 B is 0.
005-0.5, preferably 0.03-0.1. 2. The method for producing a coated structure according to claim 1, wherein
チウムカリウム固溶体単結晶からなる基板と、この基板
の表面に形成されたニオブ酸リチウムカリウム単結晶ま
たはニオブ酸リチウムカリウム−タンタル酸リチウムカ
リウム固溶体単結晶の膜からなる光導波路とを備えてい
る光導波路基板を製造するのに際して、 前記基板の温度を700℃以上、850℃以下に保持し
つつ、前記膜を有機金属気相成長法によって成膜するこ
とを特徴とする、光導波路基板の製造方法。4. A substrate comprising a single crystal of lithium potassium niobate-lithium potassium tantalate solid solution, and a single crystal of lithium potassium niobate or a single crystal of lithium potassium niobate-lithium potassium tantalate solid solution formed on the surface of the substrate. When manufacturing an optical waveguide substrate having an optical waveguide made of a film, the film is formed by metal organic chemical vapor deposition while maintaining the temperature of the substrate at 700 ° C. or more and 850 ° C. or less. A method for manufacturing an optical waveguide substrate, comprising:
15+2X (ここで、Xは0.10−0.50であり、好ましくは
0.10−0.20である。Yは0.00−0.05で
あり、好ましくは0.00−0.01である。Aは0.
006−0.12であり、好ましくは0.006−0.
02である。)である請求項4記載の被膜構造体の製造
方法。5. The chemical composition of the film is as follows: K 3 Li 2- XA (Nb 1 -Y Ta Y ) 5 + X + A O
15 + 2X (where X is 0.10-0.50, preferably 0.10-0.20; Y is 0.00-0.05, preferably 0.00-0.01 A is 0.
006-0.12, preferably 0.006-0.
02. 5. The method for producing a coating structure according to claim 4, wherein
15+2X (ここで、Xは0.10−0.50であり、好ましくは
0.10−0.20である。Yは0.00−0.05で
あり、好ましくは0.00−0.01である。Bは0.
005−0.5であり、好ましくは0.03−0.1で
ある。)である請求項4記載の被膜構造体の製造方法。6. The chemical composition of the substrate is as follows: K 3 Li 2-X (Nb 1−Y−B Ta Y + B ) 5 + X O
15 + 2X (where X is 0.10-0.50, preferably 0.10-0.20; Y is 0.00-0.05, preferably 0.00-0.01 B is 0.
005-0.5, preferably 0.03-0.1. 5. The method for producing a coating structure according to claim 4, wherein
チウムカリウム固溶体単結晶からなる基板と、この基板
の表面に形成されたニオブ酸リチウムカリウム単結晶ま
たはニオブ酸リチウムカリウム−タンタル酸リチウムカ
リウム固溶体単結晶の膜からなり、基本波を第二高調波
に変換する波長変換用の光導波路とを備えている第二高
調波発生素子を製造するのに際して、 前記基板の温度を700℃以上、850℃以下に保持し
つつ、前記膜を有機金属気相成長法によって成膜するこ
とを特徴とする、第二高調波発生素子の製造方法。7. A substrate comprising a single crystal of lithium potassium niobate-lithium potassium tantalate solid solution, and a single crystal of lithium potassium niobate or a single crystal of lithium potassium niobate-lithium potassium tantalate solid solution formed on the surface of the substrate. When manufacturing a second harmonic generation element comprising a film and having a wavelength conversion optical waveguide for converting a fundamental wave into a second harmonic, the temperature of the substrate is set to 700 ° C or higher and 850 ° C or lower. A method for manufacturing a second harmonic generation element, wherein the film is formed by metal organic chemical vapor deposition while holding the film.
15+2X (ここで、Xは0.10−0.50であり、好ましくは
0.10−0.20である。Yは0.00−0.05で
あり、好ましくは0.00−0.01である。Aは0.
006−0.12であり、好ましくは0.006−0.
02である。)である請求項7記載の被膜構造体の製造
方法。8. The chemical composition of the film is K 3 Li 2- XA (Nb 1 -Y Ta Y ) 5 + X + A O
15 + 2X (where X is 0.10-0.50, preferably 0.10-0.20; Y is 0.00-0.05, preferably 0.00-0.01 A is 0.
006-0.12, preferably 0.006-0.
02. The method for producing a coating structure according to claim 7, wherein
15+2X (ここで、Xは0.10−0.50であり、好ましくは
0.10−0.20である。Yは0.00−0.05で
あり、好ましくは0.00−0.01である。Bは0.
005−0.5であり、好ましくは0.03−0.1で
ある。)である請求項7記載の被膜構造体の製造方法。9. The chemical composition of the substrate is as follows: K 3 Li 2-X (Nb 1−Y−B Ta Y + B ) 5 + X O
15 + 2X (where X is 0.10-0.50, preferably 0.10-0.20; Y is 0.00-0.05, preferably 0.00-0.01 B is 0.
005-0.5, preferably 0.03-0.1. The method for producing a coating structure according to claim 7, wherein
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|---|---|---|---|
| JP2001087848A JP2001343544A (en) | 2000-03-28 | 2001-03-26 | Method for producing film structural body, method for producing optical guide substrate and method for producing second harmonic generation element |
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| JP2000-88262 | 2000-03-28 | ||
| JP2001087848A JP2001343544A (en) | 2000-03-28 | 2001-03-26 | Method for producing film structural body, method for producing optical guide substrate and method for producing second harmonic generation element |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004081265A1 (en) * | 2003-03-10 | 2004-09-23 | Ngk Insulators Ltd. | Method for forming oxide coating film, oxide coating film and coating film structure |
-
2001
- 2001-03-26 JP JP2001087848A patent/JP2001343544A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7517557B2 (en) | 2003-03-10 | 2009-04-14 | Ngk Insulators, Ltd. | Oxide films, a method of producing the same and structures having the same |
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