JP2849221B2 - Optical device having channel type waveguide and method of manufacturing the same - Google Patents
Optical device having channel type waveguide and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、チャンネル型導波路を
有する光デバイスとその製造方法に関し、特にタンタル
酸リチウム単結晶基板(以下は、単に「LT基板」と略
記する)上に、結晶性に優れると共に電気光学効果や非
線形光学特性に優れるニオブ酸リチウム単結晶薄膜(以
下は、単に「LN薄膜」と略記する)を形成し、前記L
T基板中の特定位置に異種元素を侵入させることによ
り、前記LN薄膜との間で屈折率差の大きい領域を作成
してチャンネル型導波路を設けてなる、SHG素子や光
偏向器として好適に用いられる光デバイスに関する提案
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device having a channel-type waveguide and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a method for manufacturing a crystal on a lithium tantalate single crystal substrate (hereinafter simply abbreviated as "LT substrate"). Lithium niobate single crystal thin film (hereinafter, simply abbreviated as “LN thin film”) having excellent electro-optic effect and non-linear optical characteristics.
By injecting a different element into a specific position in the T substrate, a region having a large difference in refractive index from the LN thin film is created, and a channel-type waveguide is provided. This is a proposal for an optical device to be used.
【0002】[0002]
【従来の技術】上述した用途に使用される光デバイスと
しては、従来、特公昭60−34722 号公報で提案している
ような、LT基板中にMgOと共にV2O5を熱拡散させた後
LiTaO3の薄膜をエピタキシャル成長させて光導波路とし
た構成のもの、特公昭63-27681号公報で提案しているよ
うな、LT基板表面にV2O5を拡散させて、3〜6μmと
いう低屈折率の拡散層を形成した後、タンタル酸リチウ
ムを液相エピタキシャル法(LPE法)にて成長させた
3層構造の光導波路を構成してなるもの、あるいは、特
開平1−201609号公報に開示されているような光デバイ
ス, すなわち「基板表面に形成されたリッジ形導波路の
周辺部基板表面から拡散物質を拡散し、上記光導波路底
部の基板中の屈折率を、光導波路コア部の屈折率より小
さくしたもの」を提案し、光の閉じ込めを強化したリッ
ジ型光導波路などがある。2. Description of the Related Art As an optical device used in the above-mentioned applications, there is a conventional method in which V 2 O 5 is thermally diffused together with MgO into an LT substrate as proposed in Japanese Patent Publication No. 60-34722.
A structure in which an optical waveguide is formed by epitaxially growing a LiTaO 3 thin film, and a low refraction of 3 to 6 μm by diffusing V 2 O 5 on the LT substrate surface as proposed in Japanese Patent Publication No. 63-27681. Having a three-layer optical waveguide in which lithium tantalate is grown by a liquid phase epitaxy method (LPE method) after forming a diffusion layer having a high refractive index, or disclosed in JP-A-1-201609. An optical device as described above, that is, `` diffuses a diffusing substance from the surface of the substrate around the ridge waveguide formed on the surface of the substrate, and changes the refractive index in the substrate at the bottom of the optical waveguide to the refractive index of the core of the optical waveguide. Ridge-type optical waveguides that enhance the confinement of light.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、まず前
2者の従来技術は、薄膜導波層としていずれもタンタル
酸リチウムを用いており、本発明のようなタンタル酸リ
チウム基板上にニオブ酸リチウム薄膜を形成する技術で
はないし、高出力のSHG素子を作成するのに必要な結
晶性に優れた屈折率差の大きい厚膜の薄膜導波層が得ら
れないという問題点があった。However, the two prior arts use lithium tantalate as a thin film waveguide layer, and a lithium niobate thin film is formed on a lithium tantalate substrate as in the present invention. However, there is a problem that it is not possible to obtain a thin film waveguide layer having a large refractive index difference and excellent in crystallinity required for producing a high-output SHG element.
【0004】一方、特開平1−201609号公報に開示され
た光デバイスについては、基板表面への不純物の拡散に
よってリッジ型導波路の光の閉じ込め効果が良くなるも
のの、結晶性に優れると共に光学的特性にも優れた薄膜
導波層が得られないために、SHG素子として好適な光
デバイスが作製できないという問題点があった。On the other hand, the optical device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 1-201609 improves the light confinement effect of the ridge waveguide by diffusing impurities into the substrate surface, but has excellent crystallinity and optical characteristics. Since a thin film waveguide layer having excellent characteristics cannot be obtained, an optical device suitable as an SHG element cannot be manufactured.
【0005】また、これらの従来技術に共通する欠点
は、基板上に格子整合が図られた導波路形成のための薄
膜を作製することができなかったため、薄膜の結晶性が
悪く、多くの場合、形成した該薄膜中にマイクロクラッ
クの発生が見られた。そのため、基板材料表面および薄
膜表面を研磨あるいは化学エッチング等により平滑にす
るか、あるいは不純物混入割合の少ない高純度原料を使
用することとしていた。しかしながら、これらの方法で
は、基板界面および薄膜表面における散乱損失、あるい
は不純物混入による吸収損失を低減させ得たとしても、
結晶粒界での吸収・散乱損失が大きいため、光伝搬損失
が3〜5dB/cm程度と大きく、光学的用途に使用するの
に問題点があった。A disadvantage common to these prior arts is that a thin film for forming a lattice-matched waveguide cannot be formed on a substrate, so that the crystallinity of the thin film is poor. The occurrence of microcracks was observed in the formed thin film. For this reason, the surface of the substrate material and the surface of the thin film have to be smoothed by polishing or chemical etching or the like, or a high-purity raw material with a low impurity mixing ratio has been used. However, in these methods, even if the scattering loss at the substrate interface and the thin film surface, or the absorption loss due to impurity contamination can be reduced,
Since the absorption and scattering loss at the crystal grain boundaries is large, the light propagation loss is as large as about 3 to 5 dB / cm, and there is a problem in using it for optical applications.
【0006】本発明の目的は、光の閉じ込め効果が大き
くかつ結晶性と光学特性とに優れた薄膜導波層に基づい
てチャンネル型導波路を形成することにより、上掲の各
従来技術が抱えている問題点を克服することにある。An object of the present invention is to form a channel-type waveguide based on a thin-film waveguide layer having a large light confinement effect and excellent in crystallinity and optical characteristics. Overcoming the problems.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述した従来技術が抱える問題点を解決する方法につい
て種々研究した結果、単結晶薄膜とを格子整合させた薄
膜導波層を利用すると、SHG素子などを作製するのに
好適な結晶性の高い膜厚が得られ、かつ光損傷および光
伝搬損失が極めて小さいなどの光学特性が極めて優れた
単結晶薄膜の光導波路を得ることができることを新規に
知見した。Means for Solving the Problems Accordingly, the present inventors have:
As a result of various studies on a method for solving the problems of the above-mentioned conventional technology, a thin film waveguide layer lattice-matched with a single crystal thin film is used to form a highly crystalline film suitable for manufacturing an SHG element or the like. It has been newly found that a single-crystal thin-film optical waveguide having a very large thickness and excellent optical characteristics such as extremely small optical damage and light propagation loss can be obtained.
【0008】一方でまた、タンタル酸リチウム基板上
に、導波路パターン部の基板−薄膜間の屈折率差を拡大
する種々の異種元素を、拡散含有させることにより、導
波路直下のLT基板の屈折率を低下させ、これによっ
て、光学特性に優れる単結晶薄膜の特性を阻害すること
なく、しかも基板と薄膜導波層内光導波路との屈折率差
の大きな光デバイスが実用的に得られることを見出し、
本発明を完成させるに到った。On the other hand, by diffusing and containing various kinds of different elements for increasing the refractive index difference between the substrate and the thin film of the waveguide pattern portion on the lithium tantalate substrate, the refraction of the LT substrate immediately below the waveguide is reduced. It is expected that an optical device having a large difference in the refractive index between the substrate and the optical waveguide in the thin film waveguide layer can be practically obtained without impairing the characteristics of the single crystal thin film having excellent optical characteristics. Headings,
The present invention has been completed.
【0009】 すなわち、本発明は、図1に示すよう
に、基板1上に薄膜導波層2を育成してなる光デバイス
において、前記単結晶薄膜導波層の格子定数を、前記単
結晶基板のそれと合わせて格子整合させると共に、前記
薄膜導波層中に形成される光導波路3の形成域直下に位
置する該基板表面4の屈折率を、異種元素の拡散含有に
より、光導波路3を形成しない領域5よりも相対的に小
さくしたことを特徴とするチャンネル型導波路を有する
光デバイスである。That is, according to the present invention, as shown in FIG.
, In the optical device formed by growing a thin-film waveguide layer 2 on the substrate 1, the lattice constant of the single crystal thin film waveguide layer, dissipate lattice matching together with that of the single crystalline substrate, the thin film waveguide layer Immediately below the formation area of the optical waveguide 3 formed therein.
The refractive index of the substrate surface 4 you location, by diffusion inclusion of dissimilar element is an optical device having a channel-type waveguide, characterized in that the relatively smaller than the region 5 which is not forming an optical waveguide 3.
【0010】基板と薄膜との屈折率差を相対的に大きく
するために、本発明では、光導波路形成領域の基板の少
なくとも表面に、MgやVの如き屈折率低下元素を熱拡散
させるか、光導波路部直下を除くその他の前記基板表面
に、Ti, Cr, Nd, Rh, Zn, Ni, FeまたはCoの如き屈折率
上昇元素を熱拡散させ、かつ光導波路部直下に当たる基
板の屈折率を光導波路形成域を除く領域よりも相対的に
小さくする。光導波路形成領域の幅は、0.1 mm〜100 μ
mが望ましい。また、薄膜と基板は、それぞれLN薄
膜, LT基板が好ましい。In order to relatively increase the difference in the refractive index between the substrate and the thin film, the present invention provides a method for thermally diffusing a refractive index lowering element such as Mg or V to at least the surface of the substrate in the optical waveguide forming region. On the other surface of the substrate except immediately below the optical waveguide portion, a refractive index increasing element such as Ti, Cr, Nd, Rh, Zn, Ni, Fe or Co is thermally diffused, and the refractive index of the substrate directly below the optical waveguide portion is adjusted. The area is relatively smaller than the area excluding the optical waveguide formation area. The width of the optical waveguide formation area is 0.1 mm to 100 μ
m is desirable. The thin film and the substrate are preferably an LN thin film and an LT substrate, respectively.
【0011】また、前記の光デバイスは、LT基板上に
LN薄膜を育成し、この薄膜中にチャンネル型の導波路
を形成してなる光デバイスの製造に当り、導波路に沿う
前記LT基板表面に、その基板の屈折率を導波路を形成
しないそれよりも低下させる元素を含有させた後、その
基板上に形成するニオブ酸リチウム単結晶薄膜を、それ
の、六方晶a軸の格子定数が下記のいずれか1以上の手
段; 1.タンタル酸リチウム基板の格子定数>ニオブ酸リチ
ウム単結晶薄膜の格子定数の場合; a.ニオブ酸リチウム薄膜中にMgもしくはNaを含有させ
る。 b.ニオブ酸リチウムのLi/Nb比を変える。 c.タンタル酸リチウム基板にTiを含有させる。 2.タンタル酸リチウム基板の格子定数<ニオブ酸リチ
ウム単結晶薄膜の格子定数の場合; d.ニオブ酸リチウム薄膜中にTiを含有させる。 の選択によって前記タンタル酸リチウム基板の格子定数
と一致するように液相エピタキシャル法によって成膜す
ることによって製造する。In the optical device, an LN thin film is grown on an LT substrate, and a channel-type waveguide is formed in the thin film. In manufacturing the optical device, the surface of the LT substrate along the waveguide is formed. Then, after containing an element that lowers the refractive index of the substrate than that which does not form a waveguide, the lithium niobate single crystal thin film formed on the substrate has a lattice constant of the hexagonal a-axis. Any one or more of the following means; Lattice constant of lithium tantalate substrate> Lattice constant of lithium niobate single crystal thin film; a. Mg or Na is contained in the lithium niobate thin film. b. Change the Li / Nb ratio of lithium niobate. c. Ti is contained in the lithium tantalate substrate. 2. When the lattice constant of the lithium tantalate substrate <the lattice constant of the lithium niobate single crystal thin film; d. Ti is contained in the lithium niobate thin film. Is manufactured by forming a film by a liquid phase epitaxial method so as to match the lattice constant of the lithium tantalate substrate according to the selection.
【0012】[0012]
【作用】本発明の光デバイスは、LT基板上にLN薄膜
を育成してチャンネル型光導波路を形成してなるもので
あり、とくに前記LN薄膜とLT基板とを格子整合させ
たものが良い。それは、LN薄膜とLT基板とを格子整
合させることにより、優れた光学的特性を示すLN薄膜
が、従来技術では得られないほどの厚い膜厚にて形成す
ることができるからである。このように、LN薄膜が極
めて優れた光学特性を示す理由は、LN薄膜とLT基板
とが格子整合して一体化し、格子の歪や結晶の欠陥等が
極めて少なく結晶性に優れ、かつマイクロクラックなど
のない高品質の薄膜になるからである。The optical device of the present invention is obtained by growing an LN thin film on an LT substrate to form a channel-type optical waveguide. In particular, it is preferable that the LN thin film and the LT substrate are lattice-matched. This is because, by lattice-matching the LN thin film and the LT substrate, an LN thin film exhibiting excellent optical characteristics can be formed with a film thickness that cannot be obtained by conventional techniques. As described above, the reason why the LN thin film exhibits extremely excellent optical characteristics is that the LN thin film and the LT substrate are integrated in a lattice-matched manner, have very little lattice distortion, crystal defects, etc., have excellent crystallinity, and have a microcrack. This is because a high-quality thin film having no such properties is obtained.
【0013】本発明において、LN薄膜とLT基板とを
格子整合させることに着目した理由は、ニオブ酸リチウ
ムの六方晶a軸の格子定数( 5.148Å) と、タンタル酸
リチウムの六方晶a軸の格子定数(5.154Å) とが近いた
めであり、次のような方法、A:LT基板の格子定数
(a軸)よりもLN薄膜の格子定数の方が小さい場合;
LN薄膜に異種元素を含有させるか、 LN中の
Li/Nbのモル比を変えることにより、このLNの格子定
数を大きくするか、 LT基板に異種元素を含有させ
ることにより、このLTの格子定数を小さくする方法、
B:LT基板の格子定数よりもLN薄膜の格子定数の方
が大きい場合; LN薄膜中にTiを含有させる、の、
〜のいずれか1以上の方法により行う。In the present invention, the reason for focusing on lattice matching between the LN thin film and the LT substrate is that the lattice constant of the hexagonal a-axis of lithium niobate (5.148 °) and the lattice constant of the hexagonal a-axis of lithium tantalate are different. This is because the lattice constant (5.154 °) is close, and the following method is used. A: When the lattice constant of the LN thin film is smaller than the lattice constant (a-axis) of the LT substrate;
Including different elements in the LN thin film,
A method of increasing the lattice constant of the LN by changing the molar ratio of Li / Nb, or decreasing the lattice constant of the LT by including a different element in the LT substrate;
B: When the lattice constant of the LN thin film is larger than the lattice constant of the LT substrate; Ti is contained in the LN thin film;
This is performed by any one or more of the above methods.
【0014】まず、上記の方法について、LN薄膜と
LT基板を格子整合させるための異種元素としては、Na
とMgが好適である。First, in the above method, Na is used as a different element for lattice matching between the LN thin film and the LT substrate.
And Mg are preferred.
【0015】Na, Mgが好適な理由は、このNa, Mgイオン
または原子は、LN結晶格子に対する置換あるいはドー
プにより、LNの格子定数を大きくする効果を有するた
め、NaとMgの組成を調整することにより、容易に前記L
T基板とLN薄膜との格子整合を得ることができるから
である。さらに、NaやMgは、光学特性を何ら損なうこと
がないだけでなく、とくにMgについては、光学損傷を防
止するという重要な効果をも有するので好ましい。The reason why Na and Mg are preferable is that the Na or Mg ions or atoms have the effect of increasing the lattice constant of LN by substitution or doping with respect to the LN crystal lattice, so that the composition of Na and Mg is adjusted. As a result, the L
This is because lattice matching between the T substrate and the LN thin film can be obtained. Further, Na and Mg are preferable because they not only impair the optical characteristics at all but also have an important effect of preventing optical damage, particularly for Mg.
【0016】Na, Mgを含有させる場合、その含有量は、
それぞれLN1モル%に対して、0.1 〜14.3モル%(N
a)、0.8〜10.8モル%(Mg)であることが望ましい。その
理由は、Naの含有量が 0.1モル%より少ないと、Mgの添
加量の有無に関係なく、LT基板と格子整合させるほど
に格子定数が大きくすることができず、また14.3モル%
を超えると、逆に格子定数が大きくなりすぎ、いずれの
場合もLT基板とLN薄膜との格子整合が得られないか
らである。When Na and Mg are contained, the content is
0.1-14.3 mol% (N
a), desirably 0.8 to 10.8 mol% (Mg). The reason is that if the Na content is less than 0.1 mol%, the lattice constant cannot be increased enough to make lattice matching with the LT substrate, regardless of the presence or absence of the added amount of Mg.
If the value exceeds, the lattice constant becomes too large, and in either case, the lattice matching between the LT substrate and the LN thin film cannot be obtained.
【0017】また、Mgの含有量が、0.8 モル%より少な
い場合は、光損傷を防止する効果が不充分であり、一
方、10.8モル%を超える場合は、ニオブ酸マグネシウム
系の結晶が析出してしまうため、好ましくない。On the other hand, if the content of Mg is less than 0.8 mol%, the effect of preventing light damage is insufficient, while if it exceeds 10.8 mol%, magnesium niobate-based crystals precipitate. This is not desirable.
【0018】なお、このNaおよびMgの含有量は、それぞ
れ 0.3〜4.8 モル%および 3.5〜8.6 モル%であること
がより好ましく、 0.8〜3.2 モル%および 4.5〜5.7 モ
ル%の場合にはさらに好適である。The contents of Na and Mg are more preferably 0.3 to 4.8 mol% and 3.5 to 8.6 mol%, respectively, and more preferably 0.8 to 3.2 mol% and 4.5 to 5.7 mol%. It is.
【0019】次に、上記の方法について、LN単結晶
中のLi/Nbのモル比率を変えることにより、六方晶a軸
の格子定数は大きくすることができる。前記Li/Nbのモ
ル比率は、41/59〜56/44であることが望ましい。その
理由は、上記範囲外では、LiNb3O8 、Li3NbO4 等の結晶
も析出するため、光学特性に優れたLNが得られないか
らである。Next, in the above method, the lattice constant of the hexagonal a-axis can be increased by changing the molar ratio of Li / Nb in the LN single crystal. The molar ratio of Li / Nb is desirably 41/59 to 56/44. The reason is that outside the above range, crystals such as LiNb 3 O 8 and Li 3 NbO 4 also precipitate, so that LN with excellent optical characteristics cannot be obtained.
【0020】さらに、上記の方法について、LT基板
のa軸の格子定数を小さくする方法としては、それぞれ
Tiを含有させることが望ましい。この理由は、Ti原子あ
るいはそのイオンは、LT基板のa軸の格子定数を小さ
くする効果を有するからである。Further, regarding the above methods, as a method of reducing the lattice constant of the a-axis of the LT substrate,
It is desirable to contain Ti. The reason for this is that Ti atoms or their ions have the effect of reducing the lattice constant of the a-axis of the LT substrate.
【0021】前記Ti原子あるいはそのイオンを含有させ
る場合、その含有量は、LT単結晶に対して、それぞれ
0.2〜30モル%であることが好ましい。その理由は、Ti
の含有量が 0.2モル%より少ない場合は、LN単結晶と
格子整合できるほど格子定数が小さくならず、また30モ
ル%を超える場合には、逆に格子定数が小さくなりす
ぎ、いずれの場合もLT基板とLNとの格子整合が得ら
れないからである。When the above-mentioned Ti atom or its ion is contained, the content thereof is based on the LT single crystal.
It is preferably 0.2 to 30 mol%. The reason is that Ti
When the content of is less than 0.2 mol%, the lattice constant does not become small enough to allow lattice matching with the LN single crystal, and when it exceeds 30 mol%, on the contrary, the lattice constant becomes too small. This is because lattice matching between the LT substrate and LN cannot be obtained.
【0022】また、上掲ののケースにおいて、LN単
結晶薄膜のa軸の格子定数を小さくする必要があり、5.
128 〜5.173 Åの範囲に調整されたLT基板と格子整合
させるためには、LN薄膜中にTiを含有させることが望
ましい。この理由は、Ti原子あるいはそのイオンは、L
N薄膜のa軸の格子定数を小さくする効果を有するから
である。従って、このケースでは、前記LN薄膜は、a
軸の格子定数が 5.128〜5.173 Åの範囲に調整されるこ
とになる。In the above case, it is necessary to reduce the lattice constant of the a-axis of the LN single crystal thin film.
In order to lattice-match with the LT substrate adjusted to the range of 128 to 5.173 °, it is desirable to include Ti in the LN thin film. The reason is that Ti atom or its ion is L
This is because it has the effect of reducing the lattice constant of the a-axis of the N thin film. Therefore, in this case, the LN thin film is a
The lattice constant of the axis will be adjusted in the range of 5.128 to 5.173mm.
【0023】なお、本発明において使用される基板は、
結晶構造が六方晶であり、a軸の格子定数が 5.128〜5.
173 Åなる範囲であればLN薄膜との格子整合が容易で
あり、また、その形状も平板状、棒状、繊維状などの基
体であって、例えば、Al2O3 , ZnO ,MgO ,Gd3Ga5O12,
タンタル酸リチウムなどが使用できるが、特にタンタル
酸リチウムが有利に適合する。この理由は、このタンタ
ル酸リチウム単結晶の結晶系は、ニオブ酸リチウム単結
晶に類似しており、エピタキシャル成長させやすいから
である。The substrate used in the present invention is:
The crystal structure is hexagonal and the lattice constant of the a-axis is 5.128 to 5.
Within the range of 173 °, lattice matching with the LN thin film is easy, and the shape of the substrate is a flat, rod-like, fibrous, etc. substrate such as Al 2 O 3 , ZnO, MgO, Gd 3 Ga 5 O 12 ,
Although lithium tantalate and the like can be used, lithium tantalate is particularly suitable. The reason for this is that the crystal system of the lithium tantalate single crystal is similar to the lithium niobate single crystal, and is easy to epitaxially grow.
【0024】また、本発明に用いるLT基板としては、
種々の元素を含有させた格子定数、屈折率などを変化さ
せたもの、あるいは表面を化学エッチングなどにより処
理したものなどを用いることができる。このLT基板の
LN薄膜形成面の面素度は、JIS B0601 、Rmax = 300
〜1000Åであることが望ましい。この理由は、Rmax の
値を 300Åより小さくすることは極めて困難であり、ま
たRmax の値が1000Åより大きくなると、LN薄膜の結
晶性が低下するからである。The LT substrate used in the present invention includes:
A material in which various elements are contained and whose lattice constant, refractive index, and the like are changed, or a material whose surface is treated by chemical etching or the like can be used. The surface roughness of the LT substrate on which the LN thin film is formed is JIS B0601, R max = 300.
Desirably, it is 1000 mm. The reason for this is that it is extremely difficult to make the value of R max less than 300 °, and if the value of R max exceeds 1000 °, the crystallinity of the LN thin film decreases.
【0025】前記LN薄膜の成長面としては、LT基板
のc軸に垂直な(0001)面を使用することが望まし
い。その理由は、前記タンタル酸リチウムは、結晶構造
が六方晶であり、(0001)面はa軸のみで格子整合
されるため、a軸の格子定数を変えるだけでLN薄膜と
格子整合させるのに好都合だからである。It is desirable to use a (0001) plane perpendicular to the c-axis of the LT substrate as a growth surface of the LN thin film. The reason is that the lithium tantalate has a hexagonal crystal structure and the (0001) plane is lattice-matched only with the a-axis. Therefore, the lattice matching with the LN thin film can be performed only by changing the lattice constant of the a-axis. Because it is convenient.
【0026】かかるLN薄膜の格子定数は、LT基板の
99.81〜100.07%であることが望ましく、99.92 〜100.
03%が好適である。例えば、LT基板の格子定数が、5.
153 Åである場合、5.150 〜5.155 Åであることが望ま
しい。この理由は、前記格子定数の範囲を外れた場合、
LT基板とLN薄膜の格子定数を整合させ難く、光学材
料として使用可能な光学特性の優れたLN薄膜を充分に
厚く形成することができないからである。The lattice constant of such an LN thin film is
Desirably, 99.81 to 100.07%, 99.92 to 100.07%.
03% is preferred. For example, the lattice constant of the LT substrate is 5.
If it is 153 mm, it is desirable that it be 5.150-5.155 mm. The reason for this is that when the lattice constant is out of the range,
This is because it is difficult to match the lattice constants of the LT substrate and the LN thin film, and it is not possible to form a sufficiently thick LN thin film having excellent optical characteristics that can be used as an optical material.
【0027】また、本発明のLN薄膜には、屈折率など
の光学特性を必要に応じて変化させるために、Cr, Nd,
Rh, Zn, Ni, Co, Ti, Vから選ばれる少なくとも1種を
含有させることは有効である。Further, the LN thin film of the present invention has Cr, Nd,
It is effective to include at least one selected from Rh, Zn, Ni, Co, Ti, and V.
【0028】次に、本発明において、前記基板は、その
表面に、特に光導波路が形成されるパターン形成領域の
屈折率が、パターン形成領域を除く領域よりも相対的に
小さくなるように、少なくともその一部に異種元素を含
有させることが必要であり、これによって前記薄膜中に
光導波路が、この薄膜の特性を失うことなく形成される
ことになり、それがこの発明の重要な特徴である。Next, in the present invention, the substrate is provided with at least a surface such that a refractive index of a pattern forming region where an optical waveguide is formed is relatively smaller than that of a region excluding the pattern forming region. It is necessary to include a heterogeneous element in a part thereof, whereby an optical waveguide is formed in the thin film without losing the characteristics of the thin film, which is an important feature of the present invention. .
【0029】すなわち、基板の少なくとも表面に異種元
素を熱拡散などの方法によって侵入させることにより、
主としてこの基板の屈折率を変化させる(小さくする)
ことができ、それ故に基板と薄膜導波路との屈折率差を
大きくすることができる。That is, by injecting a different element into at least the surface of the substrate by a method such as thermal diffusion,
Mainly change (decrease) the refractive index of this substrate
Therefore, the difference in the refractive index between the substrate and the thin film waveguide can be increased.
【0030】異種元素とは、LT基板, LN薄膜の場
合、LT基板とLN薄膜とを格子整合させるための元素
とは異なる目的の下に使用されるものであり、例えば、
MgやV、あるいはTi, Cr, Nd, Rh, Zn,Ni, Fe及びCoな
どから選ばれる少なくとも1種の金属元素が望ましい。In the case of the LT substrate and the LN thin film, the different element is used for a purpose different from the element for lattice-matching the LT substrate and the LN thin film.
Mg or V, or at least one metal element selected from Ti, Cr, Nd, Rh, Zn, Ni, Fe, Co and the like is desirable.
【0031】上記異種元素のうち、MgやVは、LT基板
の表面に拡散させるとそこの屈折率を低下させ、一方、
Cr, Nd, Rh, Ni, Fe及びCoは逆に屈折率を上昇させる。
そこで、LN薄膜中の光導波路形成部分の直下に当たる
LT基板基板中(チャンネル部)には、MgかVを熱拡散
させ、また、そのチャンネル部以下の基板中には、Cr,
Nd, Rh, Zn, Ni, Fe及びCoのうちのいずれか1種以上の
元素を熱拡散させて含有させることが好ましいと言え
る。Of the above-mentioned different elements, Mg and V, when diffused on the surface of the LT substrate, lower the refractive index there.
Cr, Nd, Rh, Ni, Fe and Co conversely increase the refractive index.
Therefore, Mg or V is thermally diffused into the LT substrate substrate (channel portion) directly below the optical waveguide forming portion in the LN thin film, and Cr,
It can be said that it is preferable to include one or more elements of Nd, Rh, Zn, Ni, Fe and Co by thermal diffusion.
【0032】なお、LT基板やLN薄膜中に上掲の各異
種元素を含有させる場合、それぞれの格子定数と屈折率
とが同時に変動するので、後述の如きそれぞれの含有量
調整が必要となる。When the above-mentioned different elements are contained in the LT substrate or the LN thin film, the respective lattice constants and the refractive indexes change simultaneously, so that the respective contents must be adjusted as described later.
【0033】これらの方法によって基板中に熱拡散させ
た異種元素の拡散層の厚さは、0.01〜20μmが望まし
い。この理由は、拡散層の厚さが0.01μm未満の場合、
異種元素が拡散されていない基板部分にまで拡がる導波
光の割合が多くなるため、基板として要求される屈折率
を満足することができず、光のとじ込め効果の低下を招
き、また20μmを超える場合、結晶性が低下するた
め、光導波路として十分な特性が得られないからであ
る。The thickness of the diffusion layer of the different element thermally diffused into the substrate by these methods is desirably 0.01 to 20 μm. The reason is that when the thickness of the diffusion layer is less than 0.01 μm,
Since the proportion of guided light that spreads to the substrate portion where the heterogeneous element is not diffused increases, the refractive index required for the substrate cannot be satisfied, and the light trapping effect is reduced, and exceeds 20 μm. In this case, since the crystallinity is reduced, sufficient characteristics as an optical waveguide cannot be obtained.
【0034】以上説明したように、前記基板の特定箇所
(光導波路形成域および/またはその部分以外の周辺部
分)に、前記異種元素を添加して、導波路形成部分の屈
折率が、非導波路形成部分に比べて相対的に低いパター
ンを形成することができる。したがって、あとは該基板
に、単に結晶性と光学特性とに優れた薄膜をスラブ状に
形成するだけで、前記パターン部分に形成された薄膜の
一部が光導波路化するので、従来のように導波路形成の
ための特別の加工工程を省くことができる。As described above, the different element is added to a specific portion of the substrate (the optical waveguide forming region and / or a peripheral portion other than the portion) so that the refractive index of the waveguide forming portion becomes non-conductive. It is possible to form a pattern relatively lower than the wave path forming portion. Therefore, only a thin film having excellent crystallinity and optical characteristics is simply formed on the substrate in a slab shape, and a part of the thin film formed in the pattern portion becomes an optical waveguide. A special processing step for forming the waveguide can be omitted.
【0035】なお、基板の屈折率を低下させたり上昇さ
せたりする上記各異種元素は、基板の薄膜形成に影響す
る特性、例えば表面粗度などを殆ど変化させずに、その
表面屈折率のみを変えられるため、通常の基板と同等の
特性を有する薄膜を同様の条件にて製造することができ
る。It should be noted that each of the above-mentioned different elements which lowers or raises the refractive index of the substrate can change only the surface refractive index without substantially changing the characteristics affecting the thin film formation of the substrate, such as the surface roughness. Since it can be changed, a thin film having the same characteristics as a normal substrate can be manufactured under the same conditions.
【0036】なお、LT基板表面に含有させる(熱拡散
に伴う侵入)異種元素の量は、以下に示す組成範囲が望
ましい。 屈折率低下元素 Mg: 0.1〜20モル% V : 0.05〜30モル% 屈折率上昇元素 Ti: 0.2〜30モル% Cr: 0.02〜20モル% Fe: 0.02〜20モル% Ni: 0.02〜20モル% Nd: 0.02〜10モル% Rh: 0.02〜20モル% Co: 0.02〜15モル% Zn: 0.02〜20モル% 上記の含有量は、異種元素/(LiTaO3+異種元素)×10
0 で計算されたものである。The amount of the different element contained on the LT substrate surface (intrusion due to thermal diffusion) is desirably in the following composition range. Refractive index lowering element Mg: 0.1-20 mol% V: 0.05-30 mol% Refractive index raising element Ti: 0.2-30 mol% Cr: 0.02-20 mol% Fe: 0.02 20 mol% Ni: 0.02 to 20 mol% Nd: 0.02 to 10 mol% Rh: 0.02 to 20 mol% Co: 0.02 to 15 mol% Zn: 0.02 to 20 mol% The content is different element / (LiTaO 3 + different element) × 10
It is calculated with 0.
【0037】前記組成範囲が好ましい理由は、上記範囲
より組成割合が多いと、LT基板の結晶性が低下してし
まい、また、上記範囲より組成割合が少ないと屈折率が
変化しないためである。The reason why the above composition range is preferable is that if the composition ratio is higher than the above range, the crystallinity of the LT substrate is reduced, and if the composition ratio is lower than the above range, the refractive index does not change.
【0038】さらに、前記異種元素の含有量は、以下の
範囲にすることがより好適である。 屈折率低下元素 Mg: 2.0〜10モル% V : 1.0〜15モル% 屈折率上昇元素 Ti: 1.0〜15モル% Cr: 0.2〜10モル% Fe: 0.2〜10モル% Ni: 0.2〜10モル% Nd: 0.5〜 5モル% Rh: 0.2〜10モル% Co: 0.2〜 8モル% Zn: 0.2〜10モル%Further, it is more preferable that the content of the different element be within the following range. Refractive index lowering element Mg: 2.0 to 10 mol% V: 1.0 to 15 mol% Refractive index raising element Ti: 1.0 to 15 mol% Cr: 0.2 to 10 mol% Fe: 0.2 to 10 mol% Ni: 0.2 to 10 mol% Nd: 0.5 to 5 mol% Rh: 0.2 to 10 mol% Co: 0.2 to 8 mol% Zn: 0.2 to 10 mol%
【0039】また、前記異種元素は、LT基板に、原
子、イオン、酸化物など種々の形態で含有させることが
できる。The above-mentioned different elements can be contained in the LT substrate in various forms such as atoms, ions and oxides.
【0040】次に、本発明の製造方法をLN薄膜, LT
基板からなる光デバイスを製造する場合を例にとり、説
明する。上述した異種元素が添加され、六方晶a軸の格
子定数が調整( 5.128〜5.173 Å)されたLT基板を、
炭酸リチウム、五酸化タンタル、酸化チタン、五酸化バ
ナジウムなどを原料とし、これをイリジウムるつぼ、あ
るいは白金−ロジウムるつぼ中で加熱溶解し、タンタル
酸リチウム単結晶として引き上げる、チョコラルスキー
法(CZ法)などにて準備する。Next, the production method of the present invention is described by using an LN thin film, LT
An example in which an optical device composed of a substrate is manufactured will be described. The LT substrate to which the above-mentioned different element is added and the lattice constant of the hexagonal a-axis is adjusted (5.128 to 5.173Å) is used.
Using a raw material such as lithium carbonate, tantalum pentoxide, titanium oxide, or vanadium pentoxide, heat and dissolve it in an iridium crucible or a platinum-rhodium crucible and pull up as a lithium tantalate single crystal, such as the Czochralski method (CZ method) Prepare at
【0041】次に、このようにして得られたLT基板
の、光導波路パターン形成領域( チャンネル部) の屈折
率を、LN薄膜の屈折率より小さくするために、この光
導波路パターン部( チャンネル部) 、もしくはそれ以外
の部分に、上述した屈折率を下げるか、上げる作用をも
つ異種元素を熱拡散などの方法によって含有させる。そ
の後、かかるLT基板と格子整合されたLN薄膜を形成
する。Next, in order to make the refractive index of the optical waveguide pattern forming region (channel portion) of the LT substrate thus obtained smaller than that of the LN thin film, the optical waveguide pattern portion (channel portion) is formed. ) Or other portions are made to contain a different element having the above-described action of lowering or increasing the refractive index by a method such as thermal diffusion. Thereafter, an LN thin film lattice-matched to the LT substrate is formed.
【0042】さて、前記基板表面へ前記異種元素を含有
させる方法としては、加熱拡散させる方法、イオン交換
法、イオン注入法などの他に、液相エピタキシャル成長
法(LPE成長法)、原料添加法などを用いることがで
きる。Examples of the method of incorporating the different element into the substrate surface include a method of diffusing by heating, an ion exchange method, an ion implantation method, a liquid phase epitaxial growth method (LPE growth method), a raw material addition method, and the like. Can be used.
【0043】なお、この処理に当たっては、異種元素の
熱拡散のために基板を加熱した後、その加熱状態のまま
LPE成長用の溶融体に接触させることが望ましい。こ
の理由は、熱拡散の後冷却させ、再度LPE成長のため
に基板を加熱すると、基板の結晶性が低下するからであ
る。In this treatment, it is desirable that after the substrate is heated for thermal diffusion of different elements, the substrate is brought into contact with the melt for LPE growth in the heated state. The reason is that if the substrate is cooled after thermal diffusion and heated again for LPE growth, the crystallinity of the substrate is reduced.
【0044】この熱拡散は、 850℃〜1000℃であること
が望ましい。この理由は、850 ℃より低い温度では拡散
が進まず、また、1000℃より高い温度では基板の結晶性
が低下し、またLi の外拡散が生じるからである。ま
た、この熱拡散の時間は、0.5 〜20時間が望ましい。This thermal diffusion is desirably 850 ° C. to 1000 ° C. This is because diffusion does not proceed at a temperature lower than 850 ° C., and at a temperature higher than 1000 ° C., the crystallinity of the substrate is reduced and Li is diffused out. Further, the time of the thermal diffusion is preferably 0.5 to 20 hours.
【0045】なお、液相エピタキシャル法において、L
T基板を溶融液に接触させる前、このLT基板は予め予
備加熱しておくことが望ましい。この理由は、このLT
基板は、非常に熱衝撃に弱いからである。In the liquid phase epitaxial method, L
Before bringing the T substrate into contact with the melt, it is desirable that the LT substrate be preheated in advance. The reason for this LT
This is because the substrate is very susceptible to thermal shock.
【0046】かかる原料成分は、600 〜1300℃で空気雰
囲気下あるいは酸化雰囲気下で加熱溶融することが望ま
しく、この溶融体は過冷却状態とした後にLT基板に接
触させて育成する。前記溶融体を過冷却状態とするため
の冷却速度は、0.5 〜300 ℃/時とすることが望まし
い。It is desirable that such a raw material component is heated and melted at 600 to 1300 ° C. in an air atmosphere or an oxidizing atmosphere. The melt is brought into a supercooled state and then brought into contact with an LT substrate to grow. The cooling rate for bringing the melt into a supercooled state is preferably 0.5 to 300 ° C./hour.
【0047】また、タンタル酸リチウム基板のキュリー
点の温度では、一定時間温度を保つか、0.1〜5℃/分
の速度で冷却させることが望ましい。この理由は、前記
キュリー点における結晶の相転移に伴うクラックの発生
を防止できるからである。It is desirable that the temperature of the Curie point of the lithium tantalate substrate is maintained for a certain period of time or cooled at a rate of 0.1 to 5 ° C./min. The reason for this is that the generation of cracks due to the phase transition of the crystal at the Curie point can be prevented.
【0048】また、前記タンタル酸リチウム基板は、少
なくとも片面は、光学研磨されその後、化学エッチング
処理されていることが望ましい。Preferably, at least one side of the lithium tantalate substrate is optically polished and then subjected to chemical etching.
【0049】前記タンタル酸リチウム基板の厚みは0.5
〜2.0 mmであることが望ましい。この理由は、0.5 mmよ
り薄い基板は、クラックが発生しやすく、2.0 mmより厚
い基板は焦電効果が問題となり、加熱や研磨により帯電
するため、研磨屑などが付着してスクラッチが発生し易
いからである。The thickness of the lithium tantalate substrate is 0.5
Desirably, it is ~ 2.0 mm. The reason is that a substrate thinner than 0.5 mm is liable to crack, and a substrate thicker than 2.0 mm has a problem of a pyroelectric effect, and is charged by heating or polishing, so that polishing debris and the like are easily attached and scratches are easily generated. Because.
【0050】次に、このようにして得られたLT基板に
対し、その表面にLN薄膜を育成する。この育成の方法
としては、LPE成長法、スパッタ法、蒸着法などが適
用されるが、特にLPE成長法(液相エピタキシャル成
長法)が好適である。この理由は、結晶性に優れた均質
な膜が得やすく、その結果、光伝搬損失が少なく光導波
路として好適な、しかもニオブ酸リチウム単結晶の非線
形光学効果、電気光学効果、音響光学効果などを十分活
かせる優れた特性を持ったLN薄膜が得られ、さらに生
産性にも優れているからである。Next, an LN thin film is grown on the surface of the LT substrate thus obtained. As a method of this growth, an LPE growth method, a sputtering method, a vapor deposition method, or the like is applied, and an LPE growth method (liquid phase epitaxial growth method) is particularly preferable. The reason is that it is easy to obtain a homogeneous film with excellent crystallinity, and as a result, light propagation loss is small and suitable as an optical waveguide. In addition, the nonlinear optical effect, electro-optical effect, acousto-optical effect, etc. of lithium niobate single crystal This is because an LN thin film having excellent properties that can be fully utilized can be obtained, and the productivity is also excellent.
【0051】前記LPE成長法としては、Li2O、Nb
2O5 、V2O5、Na2O、MgO などからなる溶融体にLT基板
を接触させ、LPE成長によりLN薄膜のa軸の格子定
数をLT基板のa軸の格子定数に整合させる方法を用い
るが、それは高品質の結晶が得られるからである。As the LPE growth method, Li 2 O, Nb
A method in which the LT substrate is brought into contact with a melt composed of 2 O 5 , V 2 O 5 , Na 2 O, MgO, etc., and the lattice constant of the a-axis of the LN thin film is matched with the lattice constant of the a-axis of the LT substrate by LPE growth. Is used because a high quality crystal can be obtained.
【0052】かかるLN薄膜の厚みは、LT基板と溶融
体との接触時間、溶融体の温度を適当に選択することに
より、制御することができる。The thickness of the LN thin film can be controlled by appropriately selecting the contact time between the LT substrate and the melt and the temperature of the melt.
【0053】このLN薄膜の成長速度は、0.01〜1.0 μ
m/分が望ましい。それは、1.0 μm/分より速い場
合、LN薄膜にうねりが発生し、また、0.01μm/分よ
り遅い場合、LN薄膜の育成に時間がかかるためであ
る。The growth rate of this LN thin film is 0.01 to 1.0 μm.
m / min is desirable. The reason is that when the speed is higher than 1.0 μm / min, the LN thin film undulates, and when the speed is lower than 0.01 μm / min, it takes time to grow the LN thin film.
【0054】なお、本発明において、LPE成長のため
に用いる溶融体組成物としては、Nb2O5 、V2O5、Li2O、
Na2OとMgO に加えて、Nd, Rh, Zn, Ni, Co, Tiなどから
選ばれる元素の酸化物を使用することができる。In the present invention, the melt composition used for LPE growth includes Nb 2 O 5 , V 2 O 5 , Li 2 O,
In addition to Na 2 O and MgO, oxides of elements selected from Nd, Rh, Zn, Ni, Co, Ti and the like can be used.
【0055】このようにして得られるLN薄膜を、LT
基板と格子整合させる方法は、既に述べたとおりであ
り、例えばニオブ酸リチウム単結晶中のLi /Nb のモ
ル比率を変えることにより、LN薄膜とLT基板を格子
整合させることができる。その具体的な方法としては、
LPE成長法を用い、このための溶融体として少なくと
もK2O, V2O,Li2O ,Nb2O5からなる組成物を使用するこ
とが有利である。この理由は、前記K2O ,V2O は、溶融
剤として作用する。溶融剤としてK2O ,V2O を使用する
ことにより、溶融剤からのLiの供給を防止できるため、
原料物中のLi2O,Nb2O5 の組成比を変えることにより、
析出してくるニオブ酸リチウム単結晶のLi/Nbのモル比
率を変えることができるのである。The LN thin film obtained in this way is referred to as LT
The method of lattice matching with the substrate is as described above. For example, the LN thin film and the LT substrate can be lattice matched by changing the molar ratio of Li / Nb in the lithium niobate single crystal. As a specific method,
It is advantageous to use the LPE growth method and to use a composition consisting of at least K 2 O, V 2 O, Li 2 O, Nb 2 O 5 as the melt for this purpose. The reason for this is that K 2 O and V 2 O act as a melting agent. By using K 2 O and V 2 O as the flux, the supply of Li from the flux can be prevented.
By changing the composition ratio of Li 2 O, Nb 2 O 5 in the raw material,
The molar ratio of Li / Nb of the precipitated lithium niobate single crystal can be changed.
【0056】そして、このLi/Nbのモル比率が変わる
と、a軸の格子定数も変わるため、ニオブ酸リチウム単
結晶薄膜のa軸の格子定数を原料物中のLi2O, Nb2O5 の
組成比を制御することにより制御でき、その結果とし
て、LN薄膜とLT基板とは格子整合するのである。When the molar ratio of Li / Nb changes, the lattice constant of the a-axis also changes. Therefore, the lattice constant of the lithium niobate single crystal thin film on the a-axis is changed to Li 2 O, Nb 2 O 5 in the raw material. By controlling the composition ratio, the LN thin film and the LT substrate are lattice-matched.
【0057】なお、本発明において、LN薄膜のa軸の
格子定数を、既に5.128 〜5.173 Åの範囲に調整したL
T基板と格子整合させるのに、LN薄膜中にTiを含有さ
せてもよい。このための方法としては、LPE成長での
溶融体として、主としてLi2O、V2O5、Nb2O5 、TiO2から
なる組成物を用い、この溶融体に前記LT基板を接触さ
せることにより、LPE成長を行わせ、LN薄膜のa軸
の格子定数とLT基板のa軸の格子定数を整合させる方
法が有利である。In the present invention, the lattice constant of the a-axis of the LN thin film is already adjusted to the range of 5.128 to 5.173 °.
Ti may be contained in the LN thin film for lattice matching with the T substrate. As a method for this, a composition mainly composed of Li 2 O, V 2 O 5 , Nb 2 O 5 , and TiO 2 is used as a melt in LPE growth, and the LT substrate is brought into contact with the melt. Is advantageous in that the LPE growth is performed and the lattice constant of the a-axis of the LN thin film is matched with the lattice constant of the a-axis of the LT substrate.
【0058】また、特に本発明のニオブ酸リチウム単結
晶薄膜を、SHG素子として使用する場合には、前記L
N薄膜の常光屈折率nO 、異常光屈折率ne は、波長が
0.83μmのレーザー光源(基本波長)に対して、それぞ
れ2.25≦nO ≦2.40の範囲、2.0 <ne <nO −0.01な
る範囲、また、発生する第2高調波波長(0.415μm) に
対して異常光屈折率neが前記第2高調波に対する常光
屈折率nO より小さい範囲であることが望ましい。In particular, when the lithium niobate single crystal thin film of the present invention is used as an SHG element,
Ordinary refractive index n O of the N film, extraordinary refractive index n e is the wavelength
Against 0.83μm laser source (fundamental wavelength), ranges of 2.25 ≦ n O ≦ 2.40, 2.0 <n e <n O -0.01 Scope, also with respect to the second harmonic wavelength generated (0.415Myuemu) extraordinary refractive index n e Te it is desirable that the ordinary refractive index n O lesser extent with respect to the second harmonic.
【0059】[0059]
【実施例】実施例1 (1) Li2CO3 (50モル%), V2O5(40モル%), Nb2O3 (10モ
ル%) 、そして、溶融体組成から析出可能なLiNbO3の理
論量に対して43モル%に当たる量のNa2CO3、および溶融
体組成から析出可能なLiNbO3の理論量に対して7モル%
のMgO を添加してなる混合物を、イリジウムるつぼの中
に入れ、空気雰囲気下のエピタキシャル成長育成装置中
で1100℃まで加熱して溶解した。ついで、るつぼ内の溶
融体をプロペラを用いて200rpmの回転速度で12時間撹拌
させた。この溶融体を1時間当り60℃の冷却速度で 915
℃まで徐冷した。EXAMPLES Example 1 (1) Li 2 CO 3 (50 mol%), V 2 O 5 (40 mol%), Nb 2 O 3 (10 mol%), and LiNbO which can be precipitated from the melt composition the amount of Na 2 CO 3 which corresponds to 43 mol% relative to 3 of theory, and 7 mol% based on the theoretical amount of precipitation can be LiNbO 3 from the melt composition
The mixture obtained by adding MgO 2 was placed in an iridium crucible and dissolved by heating to 1100 ° C. in an epitaxial growth apparatus under an air atmosphere. Next, the melt in the crucible was stirred with a propeller at a rotation speed of 200 rpm for 12 hours. The melt is cooled at a rate of 60 ° C./hour to 915
The temperature was gradually cooled to ° C.
【0060】 (2) 図2に示すように、まずタンタル酸
リチウム単結晶の(0001)面を光学研磨し、厚さ 1.8mmと
した後、面取り(C 0.5) を行った基板材料1を準備し
た。次いで、この基板材料1表面にフォトリソグラフィ
ーによるスパッタリングマスク6を形成した後、その表
面にRFスパッタ法により、膜厚1000Å、幅5μmのMg
O 膜(異種元素層7)を形成し、上記スパッタリングマ
スク6を除去した後、光導波路形成領域に残された上記
異種元素層7を基板表面に熱拡散させるべく、 920℃に
て加熱することにより、ここに膜厚1000Å, 幅5μmの
MgO 拡散チャンネル8を形成した。このMgO 拡散チャン
ネル8部分は、MgO を拡散させていない領域5に比べ
て、常光屈折率が15×10-3減少していた。また、面粗度
はJIS B0601 Rmax =300 Åであった。この基板材料1
を 915℃で30分予備加熱した後、前記(1) の工程で得ら
れているるつぼ内溶融体中に、100rpmで回転させながら
17分間浸漬した。成長速度は1.94μm/分であった。(2) As shown in FIG. 2, first , the (0001) plane of the lithium tantalate single crystal is optically polished to a thickness of 1.8 mm, and then a chamfered (C 0.5) substrate material 1 is prepared. I
Was. Next, a sputtering mask 6 is formed on the surface of the substrate material 1 by photolithography.
The surface is made of Mg with a thickness of 1000mm and a width of 5μm by RF sputtering.
An O film (different element layer 7) is formed, and the sputtering
After removing the disk 6, the above-mentioned remaining in the optical waveguide forming region
By heating at 920 ° C. to thermally diffuse the dissimilar element layer 7 to the substrate surface, a 1000 μm thick , 5 μm wide
To form a MgO diffusion channel 8. In the MgO diffusion channel 8 , the ordinary light refractive index was reduced by 15 × 10 -3 as compared with the region 5 where MgO was not diffused. The surface roughness was JIS B0601 R max = 300 °. This substrate material 1
Was preheated at 915 ° C for 30 minutes and then obtained in the step (1).
In in the melt crucible is, while rotating at 100rpm
Soaked for 17 minutes. The growth rate was 1.94 μm / min.
【0061】 (3) 基板材料をるつぼ内溶融体から引き
上げ、回転数1000rpm で30秒間回転させることにより溶
融体を振り切った後、1時間当り 300℃の冷却速度でタ
ンタル酸リチウム単結晶のキュリー温度(650℃) まで徐
冷し、その温度で1時間保定した後、1時間に60℃の冷
却速度で室温まで徐冷し、基板材料上に約33μmの厚さ
のNa, Mg含有LN薄膜(薄膜導波層2)を得た。 (4) 得られたLN薄膜中に含有されていたNa, Mgの量
は、それぞれ2モル%, 6モル%であった。また、格子
定数(a軸)5.155 Å、入射光波長1.15μmで測定した
屈折率は、2.231 ±0.001 であった。(3) The substrate material is pulled up from the melt in the crucible, and the melt is shaken off by rotating at a rotation speed of 1000 rpm for 30 seconds. Then, the Curie temperature of the lithium tantalate single crystal at a cooling rate of 300 ° C. per hour (650 ° C.), hold at that temperature for 1 hour, then slowly cool down to room temperature at a cooling rate of 60 ° C. in one hour, and place a 33 μm thick LN thin film containing Na and Mg on the substrate material ( A thin-film waveguide layer 2) was obtained. (4) The amounts of Na and Mg contained in the obtained LN thin film were 2 mol% and 6 mol%, respectively. The refractive index measured at a lattice constant (a-axis) of 5.155 ° and an incident light wavelength of 1.15 μm was 2.231 ± 0.001.
【0062】 (5) 得られたLN薄膜を、基板に形成し
た幅5μmのMgO 拡散チャンネル部に対して垂直に端面
研磨を施して、光導波路3を形成した。この導波路端面
部からレーザ光を端面入射させ、出射光のニアフィール
ドパターンを観察したところ、レーザ光が幅5μmのMg
O の拡散チャンネル部内に良好に閉じ込められているこ
とが確認できた。得られた導波路の表面の面粗度は、JI
S B0601 Rmax =1000Åであった。このように、基板に
異種元素を拡散させるだけで、光を閉じ込めることがで
き、従来のリッジ型, リブ型導波路のような加工が不要
となる。[0062] (5) the LN thin film obtained is subjected to a end face polished perpendicular to the MgO diffusion channel portion of width 5μm formed on the substrate, thereby forming an optical waveguide 3. When a laser beam was incident on the end face of the waveguide and the near-field pattern of the emitted light was observed, the laser light was Mg of 5 μm width.
It was confirmed that O was well confined in the diffusion channel. The surface roughness of the obtained waveguide surface is JI
S B0601 R max = 1000 ° In this way, light can be confined only by diffusing a different element into the substrate, and processing like the conventional ridge-type or rib-type waveguide is not required.
【0063】実施例2 (1) Na2CO3 12.8モル%, V2O5 40モル%, Nb2O5 10モ
ル%, Li2CO3 を37.2モル%, MgO を溶融体組成から析
出可能なLiNbO3の理論量に対して5モル%添加してなる
混合物をイリジウムるつぼに入れ、空気雰囲気下の液相
エピタキシャル成長育成装置中で、1100℃まで加熱して
るつぼの内容物を溶解した。前記溶融体を、1時間当り
60℃の冷却速度で 941℃まで徐冷した。[0063] Example 2 (1) Na 2 CO 3 12.8 mol%, V 2 O 5 40 mole%, Nb 2 O 5 10 mole%, the Li 2 CO 3 37.2 mol%, allows deposition of MgO from the melt composition A mixture obtained by adding 5 mol% to the theoretical amount of LiNbO 3 was placed in an iridium crucible, and heated to 1100 ° C. in a liquid phase epitaxial growth apparatus under an air atmosphere to dissolve the contents of the crucible. The above melt per hour
It was gradually cooled to 941 ° C at a cooling rate of 60 ° C.
【0064】(2) 次に、LT単結晶の(0001)面を光学研
磨して厚さ 1.0mmとした後、面取り(R0.5)を行ったもの
の表面に、フォトリソグラフィーおよびRFスパッタ法
により、幅5μmの隙間( チャンネル形成部) をもつ膜
厚 400ÅのTi膜を形成し、その後 950℃にて熱拡散させ
た。これによってLT基板表面に幅5μmのTiが拡散し
ていないチャンネル部をもつ基板材料を得た。チャンネ
ル部以外のTi拡散層の厚さは、400 Åであった。なお、
このTi拡散部分(チャンネル部以外の部分)は、チャン
ネル部分に比べて常光屈折率が2×10-3増大していた。
面粗度はJIS B0601 Rmax =100 Åであった。この基板
材料を 950℃で30分間予備加熱した後、溶融体中に100r
pmで回転させながら15分間浸漬した。ニオブ酸リチウム
単結晶薄膜の成長速度は0.53μm/ 分であった。(2) Next, the (0001) plane of the LT single crystal was optically polished to a thickness of 1.0 mm, and then chamfered (R0.5). The surface was subjected to photolithography and RF sputtering. Then, a Ti film having a thickness of 400 ° having a gap (channel forming portion) having a width of 5 μm was formed, and then thermally diffused at 950 ° C. As a result, a substrate material having a channel portion having a width of 5 μm and not diffusing Ti on the LT substrate surface was obtained. The thickness of the Ti diffusion layer other than the channel portion was 400 mm. In addition,
The Ti diffused portion (the portion other than the channel portion) had an ordinary light refractive index increased by 2 × 10 −3 as compared with the channel portion.
The surface roughness was JIS B0601 R max = 100 °. After preheating this substrate material at 950 ° C for 30 minutes,
Dipping for 15 minutes while rotating at pm. The growth rate of the lithium niobate single crystal thin film was 0.53 μm / min.
【0065】(3) 次に、溶融体から前記基板材料を引き
上げ、回転数1000rpm で30秒間回転させて溶融体を振り
切った後、1時間当り60℃の冷却速度で室温まで徐冷
し、基板材料上に約8μmの厚さのNa, Mg含有LN薄膜
を得た。 (4) 得られたLN薄膜中に含有させたNa, Mgの量は、そ
れぞれ1モル%, 6モル%であった。また、格子定数
(a軸)は5.153Å、入射光波長1.15μmで測定した屈
折率は、2.231 ±0.001 であった。 (5) 得られたLN薄膜を、幅5μmのTi未拡散部のチャ
ンネル部分に対して垂直に端面研磨して、導波路を形成
した。この導波路端面からレーザー光を端面入射させ、
出射光のニアフィールドパターンを観察したところ、レ
ーザー光が幅5μmのTi未拡散チャンネル上で良好に閉
じ込められていることが確認できた。得られた導波路の
表面の面粗度は、JIS B0601 Rmax =1000Åであった。
このように、基板に異種元素を拡散させるだけで光を閉
じ込めることができ、従来のリッジ, リブ型の導波路の
ような加工が不要となる。(3) Next, the substrate material is pulled up from the melt, and the melt is shaken off at a rotation speed of 1000 rpm for 30 seconds, and then gradually cooled to room temperature at a cooling rate of 60 ° C. per hour. A Na, Mg-containing LN thin film having a thickness of about 8 μm was obtained on the material. (4) The amounts of Na and Mg contained in the obtained LN thin film were 1 mol% and 6 mol%, respectively. The lattice constant (a-axis) was 5.153 °, and the refractive index measured at an incident light wavelength of 1.15 μm was 2.231 ± 0.001. (5) The obtained LN thin film was polished at an end face perpendicular to a channel portion of a 5 μm wide Ti undiffused portion to form a waveguide. Laser light is incident on the end face of this waveguide,
Observation of the near-field pattern of the emitted light confirmed that the laser light was well confined on the 5 μm wide Ti undiffused channel. The surface roughness of the surface of the obtained waveguide was JIS B0601 R max = 1000 °.
As described above, light can be confined only by diffusing a different element into the substrate, and processing like a conventional ridge or rib type waveguide is not required.
【0066】実施例3 (1) Na2CO3 25.8モル%, Li2CO3 24.2モル%, V2O5
40.0モル%, Nb2O3 10.0モル%, TiO2を前記溶融体組成
から析出可能なLiNbO3の理論量に対して12.0モル%添加
してなる混合物を、イリジウムるつぼに入れ、空気雰囲
気下のエピタキシャル成長育成装置中で1100℃まで加熱
してるつぼの内容物を溶解した。得られた溶融体を1時
間当り60℃の冷却速度で 893℃まで徐冷した。[0066] Example 3 (1) Na 2 CO 3 25.8 mol%, Li 2 CO 3 24.2 mol%, V 2 O 5
A mixture obtained by adding 40.0 mol%, Nb 2 O 3 10.0 mol%, and TiO 2 to the stoichiometric amount of LiNbO 3 capable of precipitating from the melt composition was added to an iridium crucible, and the mixture was placed in an air atmosphere. The contents of the crucible were dissolved by heating to 1100 ° C. in an epitaxial growth and growth apparatus. The obtained melt was gradually cooled to 893 ° C. at a cooling rate of 60 ° C. per hour.
【0067】(2) 次に、タンタル酸リチウム単結晶の(0
001)面を光学研磨して厚さ 1.7mmとした後、フォトリソ
グラフィーおよびRFスパッタ法により、膜厚 800Å、
幅5μmのMgO 膜と、この幅5μmのMgO 膜以外の部分
に膜厚 400ÅのCu膜を形成した後、1000℃にて熱拡散さ
せ、400 Åの拡散層を形成した。ついで幅5μmのMgO
拡散チャンネル部を化学エッチングし、基板材料を得
た。MgO を拡散させたチャンネル部分およびチャンネル
部分以外のCuを拡散させた部分は、何も拡散させない基
板材料に比べて、常光屈折率はそれぞれ10×10-3減少お
よび1×10-3増大していた。また、面粗度はJIS B0601
Rmax =500 Åであった。この基板材料を溶融体から10
mmの高さで 893℃で60分予備加熱した後、溶融体中に10
0rpmで回転させながら12分間浸漬した。成長速度は0.58
μm/ 分であった。(2) Next, (0) of the lithium tantalate single crystal
After the surface (001) is optically polished to a thickness of 1.7 mm, the thickness is 800 mm by photolithography and RF sputtering.
After forming a MgO film having a width of 5 μm and a Cu film having a thickness of 400 ° on portions other than the MgO film having a width of 5 μm, the film was thermally diffused at 1000 ° C. to form a 400 μm diffusion layer. Then 5μm wide MgO
The diffusion channel was chemically etched to obtain a substrate material. The ordinary light refractive index of the channel portion in which MgO was diffused and the portion in which Cu was diffused other than the channel portion decreased by 10 × 10 −3 and increased by 1 × 10 −3, respectively, as compared with the substrate material in which nothing was diffused. Was. The surface roughness is JIS B0601
R max = 500 °. This substrate material is removed from the melt by 10
After preheating at 893 ° C for 60 minutes at a height of 10 mm, 10
It was immersed for 12 minutes while rotating at 0 rpm. 0.58 growth rate
μm / min.
【0068】(3) 次に、溶融体から基板材料を引き上
げ、回転数1000rpm で30秒間溶融体上で溶融体を振り切
った後、2℃/分の冷却速度で、室温まで徐冷し、基板
材料上に約7μmの厚さのNa, Ti含有LN薄膜を得た。 (4) 得られたLN薄膜中に含有されているNa, Tiの量
は、それぞれ 4.6モル%,5.0 モル%であった。また、
格子定数(a軸)5.153 Å、入射光波長1.15μmで測定
した屈折率は、2.241 ±0.001 であった。 (5) 得られたLN薄膜を、幅5μmのMgO 拡散チャンネ
ルに対して垂直に端面研磨を施して、レーザー光を端面
入射させ、出射光のニアフィールドパターンを観察した
ところ、レーザー光が幅5μmのMgO の拡散チャンネル
上で良好に閉じ込められていることが確認できた。得ら
れた導波路表面の面粗度は、JIS B0601 R max =2000Å
であった。このように、基板に異種元素を含有させるだ
けで光を閉じ込めることができ、従来のリッジ, リブ型
の導波路のような加工が不要となる。(3) Next, the substrate material is pulled up from the melt.
And shake off the melt at 1000 rpm for 30 seconds.
After cooling, slowly cool to room temperature at a cooling rate of 2 ° C / min.
An LN thin film containing Na and Ti having a thickness of about 7 μm was obtained on the material. (4) Amount of Na and Ti contained in the obtained LN thin film
Was 4.6 mol% and 5.0 mol%, respectively. Also,
Measured at a lattice constant (a-axis) of 5.153 mm and an incident light wavelength of 1.15 μm
The obtained refractive index was 2.241 ± 0.001. (5) Transfer the obtained LN thin film to an MgO diffusion channel with a width of 5 μm.
The end face is polished perpendicular to the
Incident and observed near-field pattern of emitted light
However, the laser beam is a 5μm wide MgO diffusion channel.
It was confirmed above that it was well confined. Get
The surface roughness of the waveguide surface is JIS B0601 R max= 2000Å
Met. In this way, the substrate contains different elements
Light can be confined by light
This eliminates the need for processing such as the waveguide described above.
【0069】実施例4 (1) Na2CO3 12.8 モル%, V2O5 40モル%, Nb2O3 10モ
ル%, Li2CO3 37.2 モル%, MgO を溶融体組成から析出
可能なLiNbO3の理論量に対して5モル%添加してなる混
合物を、イリジウムるつぼに入れ、空気雰囲気下のエピ
タキシャル成長育成装置中で1100℃まで加熱してるつぼ
の内容物を溶解した。ついで、溶融体をプロペラを用
い、150rpmの回転速度で20時間攪拌させた。[0069] precipitatable Example 4 (1) Na 2 CO 3 12.8 mol%, V 2 O 5 40 mole%, Nb 2 O 3 10 mol%, Li 2 CO 3 37.2 mol%, the MgO from the melt composition A mixture obtained by adding 5 mol% to the theoretical amount of LiNbO 3 was placed in an iridium crucible and heated to 1100 ° C. in an epitaxial growth and growth apparatus under an air atmosphere to dissolve the contents of the crucible. Next, the melt was stirred with a propeller at a rotation speed of 150 rpm for 20 hours.
【0070】(2) 次に、厚さ1mmのLT基板を面取り
(R 0.5)した後、厚さ 250ÅMgO 層をRFスパッタ法に
より形成し、ついで、このLT基板を2.67cm/分でエピ
タキシャル成長育成装置中の溶融体に近づけ、予備加熱
と熱拡散を同時に行った。また、LT基板表面の面粗度
は、JIS B0601 Rmax =170 Åであった。 (3) 前記溶融体を1時間当り60℃の冷却速度で 938℃ま
で徐冷した後、前記LT基板を 938℃で50分間予備加熱
した後、溶融体中に100rpmで回転させながら20分間浸漬
した。ニオブ酸リチウムの成長速度は 0.7μm/ 分であ
った。(2) Next, after chamfering (R 0.5) the LT substrate having a thickness of 1 mm, a 250ÅMgO layer was formed by RF sputtering, and then the LT substrate was epitaxially grown and grown at 2.67 cm / min. The pre-heating and thermal diffusion were performed at the same time by approaching the melt. The surface roughness of the LT substrate surface was JIS B0601 Rmax = 170 °. (3) After slowly cooling the melt to 938 ° C. at a cooling rate of 60 ° C. per hour, preheating the LT substrate at 938 ° C. for 50 minutes, and immersing the melt in the melt for 20 minutes while rotating at 100 rpm. did. The growth rate of lithium niobate was 0.7 μm / min.
【0071】(4) 前記溶融体から基板材料を引き上げ、
回転数1000rpm で30秒間溶融体上で、溶融体を振り切っ
た後、1℃/分で室温まで徐冷し、基板材料上に約14μ
mの厚さのNa, Mg含有LN薄膜を得た。 (5) 得られたLN薄膜中に含有されていたNa, Mgの量
は、それぞれ1モル%, 5モル%であった。また、格子
定数(a軸)は5.153 Å、入射光波長1.15μmで測定し
た屈折率は、2.231 ±0.001 であった。基板のMgO の拡
散層の厚さは、255 Åであった。なお、LNの表面粗度
は、JIS B0601 Rmax =1400Åであった。(4) Pulling up the substrate material from the melt,
After shaking off the melt on the melt at 1000 rpm for 30 seconds, slowly cool to room temperature at 1 ° C / min.
Thus, an LN thin film containing Na and Mg having a thickness of m was obtained. (5) The amounts of Na and Mg contained in the obtained LN thin film were 1 mol% and 5 mol%, respectively. The lattice constant (a-axis) was 5.153 °, and the refractive index measured at an incident light wavelength of 1.15 μm was 2.231 ± 0.001. The thickness of the MgO 2 diffusion layer of the substrate was 255 °. The surface roughness of the LN were JIS B0601 R max = 1400Å.
【0072】(6) 得られたLN薄膜にフォトリソグラフ
ィーおよびドライエッチング法により、幅5mmのリッジ
型チャンネルを作成し、チャンネルに対して垂直に端面
研磨を施して導波路を形成した。この導波路部端面から
レーザー光を端面入射させ、出射光のニアフィールドパ
ターンを観察したところ、レーザー光が幅5μmのチャ
ンネル内で良好に閉じ込められていることが確認でき
た。導波路の閉じ込め効率は、従来のリッジ型導波路の
1.5 倍であった。(6) A ridge channel having a width of 5 mm was formed on the obtained LN thin film by photolithography and dry etching, and the end face was polished perpendicular to the channel to form a waveguide. Laser light was incident from the end face of the waveguide portion and the near-field pattern of the emitted light was observed. As a result, it was confirmed that the laser light was well confined in a channel having a width of 5 μm. The confinement efficiency of the waveguide is the same as that of the conventional ridge waveguide.
1.5 times.
【0073】[0073]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、L
T基板とLN薄膜が格子整合されていることから、光導
波層の結晶性ならびに光学特性が基本的に優れていると
共に、このような基板と薄膜との関係の下で、該LT基
板に、光導波路形成部分の屈折率よりも小さく異種元素
を含有させるだけで、前記特性を阻害することなくSH
G素子などとして好適な光デバイスを簡単に製造するこ
とができる。As described above, according to the present invention, L
Since the T substrate and the LN thin film are lattice-matched, the crystallinity and optical characteristics of the optical waveguide layer are basically excellent, and under the relationship between such a substrate and the thin film, the LT substrate has: It is possible to obtain SH without impairing the above-mentioned characteristics only by containing a different element smaller than the refractive index of the optical waveguide forming portion.
An optical device suitable as a G element or the like can be easily manufactured.
【図1】 本発明の光デバイスの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an optical device of the present invention.
【図2】 本発明の光デバイスの製造工程図である。FIG. 2 is a manufacturing process diagram of the optical device of the present invention.
【符号の説明】 1 薄膜導波層 2 基板 3 光導波路 4 基板のうち光導波路を形成する領域 5 基板のうち光導波路を形成しない領域 6 スパッタリングマスク 7 RFスパッタで形成された異種元素層 8 異種元素拡散層[Description of Signs] 1 Thin-film waveguide layer 2 Substrate 3 Optical waveguide 4 Region of substrate forming optical waveguide 5 Region of substrate not forming optical waveguide 6 Sputtering mask 7 Heterogeneous element layer formed by RF sputtering 8 Heterogeneous Element diffusion layer
Claims (6)
デバイスにおいて、基板の光導波路形成領域における屈
折率を、光導波路を形成しない領域の基板表面の屈折率
よりも相対的に小さくしたことを特徴とする光デバイ
ス。In an optical device having a thin film waveguide layer formed on a substrate, there is no bending in an optical waveguide forming region of the substrate.
Optical device, characterized in that Oriritsu were relatively smaller than the refractive index of the base plate surface area has such an optical waveguide is formed.
チウム単結晶薄膜が形成されてなる光デバイスにおい
て、前記ニオブ酸リチウム単結晶の格子定数を、前記タ
ンタル酸リチウム単結晶のそれに合わせて格子整合させ
ると共に、前記ニオブ酸リチウム単結晶薄膜中に形成さ
れる光導波路形成域に当たる該タンタル酸リチウム基板
の少なくとも表面の屈折率を、異種元素の拡散含有によ
り、光導波路を形成しない領域の基板のそれよりも相対
的に小さくしたことを特徴とするチャンネル型導波路を
有する光デバイス。2. In an optical device having a lithium niobate single crystal thin film formed on a lithium tantalate substrate, a lattice constant of the lithium niobate single crystal is lattice-matched to that of the lithium tantalate single crystal. Along with the refractive index of at least the surface of the lithium tantalate substrate, which corresponds to the optical waveguide forming region formed in the lithium niobate single crystal thin film, by diffusing and containing different elements, the refractive index of the substrate in the region where the optical waveguide is not formed. An optical device having a channel-type waveguide, which is also relatively small.
基板表面に、MgやVの如き屈折率低下元素を含有させる
か、光導波路部形成域を除くその他の前記基板表面に、
Ti, Cr, Nd, Rh, Zn, Ni, FeまたはCoの如き屈折率上昇
元素を含有させ、かつ光導波路形成域に当たるタンタル
酸リチウム基板の屈折率を光導波路を形成しない領域の
屈折率よりも小さくすることを特徴とする請求項1ある
いは2に記載の光デバイス。3. The lithium tantalate substrate surface in the optical waveguide portion forming region contains a refractive index lowering element such as Mg or V, or the substrate surface other than the optical waveguide portion forming region contains
Include a refractive index increasing element such as Ti, Cr, Nd, Rh, Zn, Ni, Fe or Co, and make the refractive index of the lithium tantalate substrate, which corresponds to the optical waveguide forming region, higher than that of the region where the optical waveguide is not formed. The optical device according to claim 1, wherein the optical device is made smaller.
路を形成する領域に当たる基板の屈折率を、その他の領
域の基板屈折率よりも相対的に小さくするような元素
を、この基板の光導波路形成域またはその他の領域部分
に含有させ、その後、この基板上に薄膜導波層を形成す
ることを特徴とする光デバイスの製造方法。4. The method according to claim 1, wherein at least one surface of the substrate has a refractive index of a substrate corresponding to a region where an optical waveguide is formed, and a refractive index of the other region.
An element that makes the refractive index smaller than the substrate refractive index of the region is formed on the optical waveguide forming region or other region portion of the substrate.
Be contained in, then, a method of manufacturing an optical device, which comprises forming a thin film waveguide layer on a substrate of this.
チウム単結晶薄膜が形成されてなる光デバイスの製造に
当り、 前記タンタル酸リチウム基板の少なくともその一表面
に、光導波路形成域の基板の屈折率が光導波路を形成し
ない領域のそれよりも相対的に小さくなるように元素を
含有させ、さらに、基板の六方晶a軸の格子定数と前記
ニオブ酸リチウム単結晶薄膜との格子定数とが一致する
ように、該ニオブ酸リチウム単結晶薄膜のその中にMgも
しくはNaを含有させて液相エピタキシャル成長させるこ
とにより成膜することを特徴とするチャンネル型導波路
を有する光デバイスの製造方法。5. In manufacturing an optical device in which a lithium niobate single crystal thin film is formed on a lithium tantalate substrate, at least one surface of the lithium tantalate substrate has a refractive index of a substrate in an optical waveguide forming region. said There is containing an element to be relatively smaller than that of the area not forming the optical waveguide, further, the lattice constant of the hexagonal a-axis of the base plate
Lattice constant of lithium niobate single crystal thin film matches
Thus, Mg in the lithium niobate single crystal thin film
Or liquid phase epitaxial growth containing Na
And a method for manufacturing an optical device having a channel-type waveguide.
板表面に、1) MgやVの如き屈折率低下元素を含有させ
るか、 2) 光導波路形成域を除くその他の前記基板表面
に、Ti, Cr, Nd, Rh, Zn, Ni, FeまたはCoの如き屈折率
上昇元素を含有させるか、いずれか少なくとも1つの方
法により、光導波路形成域に当たるタンタル酸リチウム
基板の屈折率をニオブ酸リチウム単結晶薄膜よりも小さ
くすることを特徴とする請求項5に記載の光デバイス。6. The lithium tantalate substrate surface immediately below the optical waveguide portion contains 1) a refractive index lowering element such as Mg or V, or 2) Ti, A refractive index increasing element such as Cr, Nd, Rh, Zn, Ni, Fe or Co may be contained, or the refractive index of the lithium tantalate substrate corresponding to the optical waveguide forming region may be changed to lithium niobate single crystal by at least one of the methods. The optical device according to claim 5, wherein the optical device is smaller than the thin film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3031449A JP2849221B2 (en) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | Optical device having channel type waveguide and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04247407A JPH04247407A (en) | 1992-09-03 |
| JP2849221B2 true JP2849221B2 (en) | 1999-01-20 |
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ID=12331565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP3031449A Expired - Lifetime JP2849221B2 (en) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | Optical device having channel type waveguide and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2849221B2 (en) |
-
1991
- 1991-02-01 JP JP3031449A patent/JP2849221B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04247407A (en) | 1992-09-03 |
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