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JP7062937B2 - Optical element and its manufacturing method - Google Patents

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JP7062937B2 JP2017239884A JP2017239884A JP7062937B2 JP 7062937 B2 JP7062937 B2 JP 7062937B2 JP 2017239884 A JP2017239884 A JP 2017239884A JP 2017239884 A JP2017239884 A JP 2017239884A JP 7062937 B2 JP7062937 B2 JP 7062937B2
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  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Description

本発明は、光学素子およびその製造方法に関し、より詳細には、光通信システムや光計測システムにおいて用いられる、非線形光学効果または電気光学効果を利用した光学素子およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an optical element and a method for manufacturing the same, and more particularly to an optical element using a nonlinear optical effect or an electro-optical effect and a method for manufacturing the same, which are used in an optical communication system or an optical measurement system.

光通信システムにおける光信号の波長変換、光変調、および光計測、光加工、医療、生物工学などに適用される光学素子は、紫外域-可視域-赤外域-テラヘルツ域にわたるコヒーレント光を発生したり、変調することができる。このような光学素子として、非線形光学デバイスおよび電気光学デバイスの開発が進められている。 Optical elements applied to wavelength conversion, optical modulation, and optical measurement, optical processing, medical care, biotechnology, etc. of optical signals in optical communication systems generate coherent light in the ultraviolet-visible-infrared-terahertz region. Or can be modulated. As such optical elements, nonlinear optical devices and electro-optic devices are being developed.

非線形光学媒質および電気光学媒質としては、種々の材料が研究開発されており、ニオブ酸リチウム(LiNbO3:LN)などの酸化物系化合物基板は、2次非線形光学定数、電気光学定数が非常に高く有望な材料として知られている。LNの高い非線形性を用いた光デバイスの一例として、周期的に分極反転されたニオブ酸リチウム(PPLN)が知られている。さらに、PPLNによる第二高調波発生(SHG)、差周波発生(DFG)または和周波発生(SFG)を利用した波長変換素子が知られている。 Various materials have been researched and developed as nonlinear optical media and electro-optical media, and oxide-based compound substrates such as lithium niobate (LiNbO 3 : LN) have extremely high second-order nonlinear optical constants and electro-optical constants. Known as a high and promising material. Lithium niobate (PPLN), which is periodically polarized and inverted, is known as an example of an optical device using the high non-linearity of LN. Further, wavelength conversion devices using second harmonic generation (SHG), differential frequency generation (DFG), or sum frequency generation (SFG) by PPLN are known.

例えば、波長2-5μmの中赤外光の波長域には、様々な環境ガスの基準振動などの強い吸収線が存在するため、小型の中赤外光源の開発が望まれている。このような中赤外域の光源には、技術的に成熟された1μm付近の励起光源と通信波長帯の信号光を用いることのできるDFGを適用した光源が有望だと考えられている。また、波長0.5μm付近の可視光の波長域には、半導体レーザでは実現の難しい波長域が存在する。そこで、1μm付近の励起光源を用いて、SHGやSFGにより、緑色光などの可視光の発生を行うことのできる波長変換技術が有望視されている。 For example, since strong absorption lines such as reference vibrations of various environmental gases exist in the wavelength range of mid-infrared light having a wavelength of 2-5 μm, the development of a compact mid-infrared light source is desired. As such a light source in the mid-infrared region, a technically mature excitation light source in the vicinity of 1 μm and a light source to which DFG can be used and signal light in the communication wavelength band are considered to be promising. Further, in the wavelength range of visible light having a wavelength of around 0.5 μm, there is a wavelength range that is difficult to realize with a semiconductor laser. Therefore, a wavelength conversion technique capable of generating visible light such as green light by SHG or SFG using an excitation light source of about 1 μm is promising.

さらに、DFGを用いた波長変換技術を用いると、光ファイバ通信に用いられている波長1.55μm帯の光を、一括で別の波長帯に変換することができる。これを利用して、波長分割多重方式における光のルーティング、光ルーティングにおける波長の衝突回避などの適用が可能となるので、波長変換素子は、大容量光通信ネットワークを構築するキーデバイスの一つとして考えられている。 Further, by using the wavelength conversion technique using DFG, the light in the wavelength band of 1.55 μm used for the optical fiber communication can be collectively converted into another wavelength band. Utilizing this, it is possible to apply optical routing in wavelength division multiplexing, wavelength collision avoidance in optical routing, etc., so wavelength conversion elements are one of the key devices for constructing large-capacity optical communication networks. It is considered.

DFGを用いた波長変換技術において、変換光が信号光に対して位相共役光になることを用いて、信号歪補償を行うことができる。伝送路の中間地点で信号光を位相共役光に変換すると、変換前の伝送路で生じた分散やファイバ中の非線形光学効果によって生じる信号歪みを、変換後の伝送路において打消しあうように伝搬させることができる。波長変換素子は、分散や非線形信号歪みを低減することができるキーデバイスともなる。 In the wavelength conversion technique using DFG, signal distortion compensation can be performed by using the fact that the converted light becomes phase-coupled light with respect to the signal light. When the signal light is converted to phase-conjugated light at the midpoint of the transmission line, the signal distortion caused by the dispersion generated in the transmission line before conversion and the nonlinear optical effect in the fiber is propagated so as to cancel each other out in the transmission line after conversion. Can be made to. The wavelength conversion element also serves as a key device capable of reducing dispersion and nonlinear signal distortion.

高い波長変換効率を有する波長変換素子を用いると、励起光パワーから信号光へのエネルギーの移行により、光パラメトリック増幅と呼ばれる、信号光の増幅器を構成することができる。特に、励起光と信号光の位相関係に応じた増幅特性を有する位相感応増幅器は、低雑音な光増幅が可能な技術として期待されている。 When a wavelength conversion element having high wavelength conversion efficiency is used, an amplifier of signal light called optical parametric amplification can be configured by transferring energy from excitation light power to signal light. In particular, a phase-sensitive amplifier having amplification characteristics according to the phase relationship between the excitation light and the signal light is expected as a technique capable of low-noise optical amplification.

PPLNを用いた波長変換素子を高効率化するためには、光導波路型のデバイスが有効である。これは、波長変換効率が非線形媒質を伝搬する光のパワー密度に比例するためであり、導波路構造を形成することにより、限られた領域に光を閉じ込めることができるからである。このため非線形媒質を用いた種々の導波路について研究開発がなされている。 An optical waveguide type device is effective for improving the efficiency of a wavelength conversion element using PPLN. This is because the wavelength conversion efficiency is proportional to the power density of the light propagating in the nonlinear medium, and by forming the waveguide structure, the light can be confined in a limited region. For this reason, research and development have been conducted on various waveguides using non-linear media.

従来、Ti拡散導波路、プロトン交換導波路と呼ばれる、拡散型の導波路を用いて検討がなされてきた。しかしながら、これらの導波路は作製において結晶内に不純物を拡散することから、光損傷耐性、長期信頼性の観点から課題があった。拡散型の導波路では、高強度の光を導波路に入射すると、フォトリフラクティブ効果による結晶の損傷が発生してしまうため、導波路に入力できる光パワーに制限があった。 Conventionally, studies have been made using diffusion-type waveguides called Ti diffusion waveguides and proton exchange waveguides. However, since these waveguides diffuse impurities into the crystal during fabrication, there are problems from the viewpoint of light damage resistance and long-term reliability. In the diffusion type waveguide, when high-intensity light is incident on the waveguide, crystal damage occurs due to the photorefractive effect, so that the optical power that can be input to the waveguide is limited.

近年、結晶のバルクの特性をそのまま利用できることから、高光損傷耐性、長期信頼性、デバイス設計が容易などの特徴を有するリッジ型の光導波路について研究開発がなされている。2枚の基板を接合して形成された光学素子の一方の基板に対して、薄膜化処理した後にリッジ加工を施すことにより、リッジ型の光導波路を形成することができる。また、2枚の基板を接着剤を用いて接着し、一方の基板に対して薄膜化処理した後にリッジ加工を施すことにより、リッジ型導波路を作製することも知られている(例えば、非特許文献1参照)。 In recent years, research and development have been conducted on ridge-type optical waveguides having features such as high light damage resistance, long-term reliability, and easy device design because the bulk characteristics of crystals can be used as they are. A ridge-type optical waveguide can be formed by thinning one of the substrates of an optical element formed by joining two substrates and then performing ridge processing. It is also known that a ridge-type waveguide is produced by adhering two substrates using an adhesive, thinning one of the substrates, and then performing ridge processing (for example, non-). See Patent Document 1).

しかしながら、基板同士を接着剤により張合わせる方法は、接着材と基板の熱膨張係数が異なるために、温度が変化したときに薄膜に割れが生じるという問題があった。加えて、導波路中で発生する第二高調波光によって接着剤が劣化するために、動作中に導波路損失が増加し、波長変換の効率が劣化するという問題もあった。さらにまた、接着層の不均一性のために単結晶膜の膜厚が不均一となり、波長変換素子の位相整合波長がずれるという問題もあった。 However, the method of laminating the substrates with an adhesive has a problem that the thin film is cracked when the temperature changes because the thermal expansion coefficients of the adhesive and the substrate are different. In addition, since the adhesive is deteriorated by the second harmonic light generated in the waveguide, there is also a problem that the waveguide loss increases during operation and the efficiency of wavelength conversion deteriorates. Furthermore, there is also a problem that the film thickness of the single crystal film becomes non-uniform due to the non-uniformity of the adhesive layer, and the phase matching wavelength of the wavelength conversion element shifts.

一方、接着剤を用いずに、基板同士を強固に接合する技術として、直接接合技術が知られている。直接接合法は、初めに化学薬品を用いて基板の表面処理を行った後、基板同士を重ね合わせることにより、表面間引力により接合する方法である。接合は常温で行われるが、このときの接合強度は小さいため、その後に高温での熱処理を行って、接合強度を向上させる。接着剤等を用いずに基板同士を強固に接合することのできる直接接合の技術は、高光損傷耐性、長期信頼性、デバイス設計の容易性などの特徴を有する。他にも、上述したDFGによる中赤外域の光発生において、不純物の混入や接着剤等の吸収を回避できる点からも有望視されている。 On the other hand, a direct joining technique is known as a technique for firmly joining substrates to each other without using an adhesive. The direct joining method is a method in which the surface of a substrate is first treated with a chemical, and then the substrates are overlapped with each other to be joined by an attractive force between the surfaces. The bonding is performed at room temperature, but since the bonding strength at this time is small, heat treatment at a high temperature is subsequently performed to improve the bonding strength. The direct joining technology, which can firmly bond substrates to each other without using an adhesive or the like, has features such as high light damage resistance, long-term reliability, and ease of device design. In addition, it is considered promising because it is possible to avoid contamination of impurities and absorption of adhesives and the like in the above-mentioned light generation in the mid-infrared region by DFG.

さらに、直接接合法は、非線形光学デバイスに留まらず、ハイパワーの光変調器応用にも期待されている。LNなどの酸化物系化合物基板は、2次非線形光学定数に加え、電気光学定数も大きく、電気光学効果(EO効果)を用いた光変調器としても広く使われている。しかしながら、従来、Ti拡散導波路を用いたものが商用されてきたが、100mW以上のハイパワーの光入力が困難であった。これに対して、直接接合法を用いると、ワット級の光入力も可能になることから、高光強度の光変調信号の生成、レーザ加工技術等への応用が期待できる。 Furthermore, the direct joining method is expected not only for nonlinear optical devices but also for high-power optical modulator applications. Oxide-based compound substrates such as LN have large electro-optical constants in addition to the second-order nonlinear optical constants, and are widely used as optical modulators using the electro-optic effect (EO effect). However, conventionally, those using a Ti diffusion waveguide have been commercialized, but it has been difficult to input a high power of 100 mW or more. On the other hand, if the direct joining method is used, watt-class optical input becomes possible, so it can be expected to be applied to the generation of high-intensity optical modulation signals, laser processing technology, and the like.

直接接合法においては400℃程度の高温での熱処理を必要とする。このため、接合する基板は、表面の平坦性が良いことに加え、それぞれの熱膨張率が近いことも要求される。このため、LN、タンタル酸リチウム(LiTaO3:LT)、およびMg、Zn、Sc、In、Fe等の添加物を付与したLN同士の同種材料基板による直接接合形成が検討されてきた。 The direct joining method requires heat treatment at a high temperature of about 400 ° C. Therefore, in addition to having good surface flatness, the substrates to be joined are also required to have similar coefficients of thermal expansion. Therefore, direct bonding formation between LNs to which LNs, lithium tantalate (LiTaO 3 : LT), and additives such as Mg, Zn, Sc, In, and Fe are added is made of the same material substrate has been studied.

図1に、従来のリッジ型導波路の構造を示す。リッジ型導波路は、ベース基板1(アンダークラッド層)上に導波路パターンに応じて形成されたコア2を有しており、ステップ型の屈折率分布を有する。コア2は、ベース基板1に接していない3つの側面が空気層に接している。リッジ型光導波路は、コア2の上面および側面が空気層(屈折率=1)であっても、動作することができる。しかしながら、実用上の問題点として、コアを剥き出しにしていると、空気中に浮遊するゴミやほこりの付着等による特性の経時変化が懸念される。また、光導波路の端面にARコートなどの膜を形成するためには、必要な耐機械的強度を得るために、保護膜を兼ねたオーバークラッド層を形成する必要がある。 FIG. 1 shows the structure of a conventional ridge-type waveguide. The ridge-type waveguide has a core 2 formed on the base substrate 1 (underclad layer) according to the waveguide pattern, and has a step-type refractive index distribution. The core 2 has three side surfaces that are not in contact with the base substrate 1 and are in contact with the air layer. The ridge-type optical waveguide can operate even if the upper surface and the side surface of the core 2 are an air layer (refractive index = 1). However, as a practical problem, if the core is exposed, there is a concern that the characteristics may change with time due to the adhesion of dust and dirt floating in the air. Further, in order to form a film such as an AR coat on the end face of the optical waveguide, it is necessary to form an overclad layer that also serves as a protective film in order to obtain the required mechanical strength.

例えば、ベース基板1とコア2とにLNまたはLT結晶を用いた場合、オーバークラッド層の材料としては、同一組成から成るLiNbxTa1-x3(0<x<1)が最適材料であり、LPE(液相エピタキシャル成長)法によりエピタキシャル成長させることが望ましい。 しかしながら 、LPE法では、コア層の液相結晶成長に用いるフラックス中に含まれるV族元素が、光損傷を起こして素子特性を劣化させるという問題があり、LPE法によるオーバークラッド層の形成は実用化に至っていない。 For example, when LN or LT crystals are used for the base substrate 1 and the core 2, LiNb x Ta 1-x O 3 (0 <x <1) having the same composition is the optimum material for the overclad layer. Therefore, it is desirable to grow epitaxially by the LPE (liquid phase epitaxial growth) method. However, in the LPE method, there is a problem that the group V element contained in the flux used for the liquid phase crystal growth of the core layer causes photodamage and deteriorates the element characteristics, and the formation of the overclad layer by the LPE method is practical. It has not been transformed.

一方、異種材料をオーバークラッド層として用いる方法もある。異種材料をオーバークラッド層として形成する場合には、オーバークラッド層の材料とコアおよびアンダークラッド層との材料的相性および光学的特性の適性が問題となる。すなわち、材料的相性に関しては、コアおよびアンダークラッド層と化学的に反応して不純物混入、機械的脆弱化を起こさないことが必要である。また、光学的特性に関しては、オーバークラッド層に漏れて導波する光の吸収、散乱が生じないこと、適当な屈折率を有することにより、コア中の導波光モードが制御できることなどが挙げられる。異種材料のオーバークラッド層は、一般的にSiO2に代表される酸化物材料を、EB(電子ビーム)蒸着法、スパッタ法、プラズマCDV(化学気相堆積)法により形成することができる。コアであるLNと屈折率の近い酸化物としては、TiO2、Ta25、SiNxなどを用いることもできる。 On the other hand, there is also a method of using a different material as an overclad layer. When a dissimilar material is formed as an overclad layer, the material compatibility of the overclad layer material with the core and the underclad layer and the suitability of the optical properties become problems. That is, regarding the material compatibility, it is necessary that it does not chemically react with the core and the underclad layer to cause impurities and mechanical fragility. Further, regarding the optical characteristics, it is possible to control the waveguide light mode in the core by having an appropriate refractive index, that the light that leaks to the overclad layer does not absorb and scatter, and so on. The overclad layer of different materials can generally form an oxide material typified by SiO 2 by an EB (electron beam) vapor deposition method, a sputtering method, or a plasma CDV (chemical vapor deposition) method. As an oxide having a refractive index close to that of LN, which is the core, TiO 2 , Ta 2 O 5 , SiN x , or the like can also be used.

S. Kurimura, Y. Kato, M. Maruyama, Y. Usui, and H. Nakajima, "Quassi-Phase-Matched adhered ridge waveguide in LiNbO3," Appl. Phys. Lett. 89(19), 191123(2006)S. Kurimura, Y. Kato, M. Maruyama, Y. Usui, and H. Nakajima, "Quassi-Phase-Matched adhered ridge waveguide in LiNbO3," Appl. Phys. Lett. 89 (19), 191123 (2006) Y. Zikuhara, E. Higurashi, N. tamura, T. Suga, "Sequential activation process of oxygen RIE and nitrogen radical for LiNbO3 and Si wafer bonding," ECS Trnsactions, 3(6) 91-98 (2006)Y. Zikuhara, E. Higurashi, N. tamura, T. Suga, "Sequential activation process of oxygen RIE and nitrogen radical for LiNbO3 and Si wafer bonding," ECS Trnsactions, 3 (6) 91-98 (2006)

しかしながら、従来の異種材料を用いたオーバークラッド層は、アモルファス材料であり、オーバークラッド層として用いる場合は、いくつかの問題があった。 However, the conventional overclad layer using a different material is an amorphous material, and there are some problems when it is used as an overclad layer.

第1に、基板材料であるLNと、SiO2に代表される酸化物材料とでは、熱膨張係数が大きく異なることである。LNの熱膨張係数は、15.4×10-6であるのに対し、SiO2は0.5-0.6×10-6であり大きく異なる。 First, the coefficient of thermal expansion differs greatly between LN, which is a substrate material, and an oxide material represented by SiO 2 . The coefficient of thermal expansion of LN is 15.4 × 10 -6 , whereas that of SiO 2 is 0.5-0.6 × 10 -6 , which are significantly different.

図2に、従来のSiO2からなるオーバークラッド層を備えたリッジ型導波路を示す。厚膜のオーバークラッド層3を形成した場合に、ベース基板1およびコア2との熱膨張係数の違いにより、オーバークラッド層3に圧縮応力が生じたり(図2(a))、オーバークラッド層3に引張応力が生じる(図2(b))。この応力によって、導波路の反り、破壊、屈折率のズレが生じてしまうことがある。 FIG. 2 shows a ridge-type waveguide provided with a conventional overcladed layer made of SiO 2 . When the thick overcladed layer 3 is formed, compressive stress is generated in the overcladed layer 3 due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the base substrate 1 and the core 2 (FIG. 2A), or the overcladed layer 3 is formed. A tensile stress is generated in (FIG. 2 (b)). This stress may cause warpage, fracture, and refractive index deviation of the waveguide.

直接接合法を用いたリッジ型導波路は、基板表面がリッジ構造により凸凹になっているので、さらにその上に電極装荷等を行うためには、平坦化を行う必要がある。SiO2に代表される酸化物材料を蒸着する際に、合わせて平坦化を行うためには、オーバークラッド材料をリッジ導波路の高さよりも十分高く堆積させ、リッジ構造を反映したオーバークラッド材料の凹凸を、研磨などにより平坦化処理する手順が必要となる。第2に、上述したように、熱望膨張係数の差から、リッジ型導波路全体を覆うほどのオーバークラッド層を堆積させることができないため、この手法では基板表面の平坦化は困難であった。 Since the surface of the substrate of the ridge-type waveguide using the direct joining method is uneven due to the ridge structure, it is necessary to flatten the board in order to load electrodes on it. When depositing an oxide material typified by SiO 2 , in order to perform flattening together, the overclad material is deposited sufficiently higher than the height of the ridge waveguide, and the overclad material reflects the ridge structure. A procedure for flattening the unevenness by polishing or the like is required. Secondly, as described above, it is difficult to flatten the substrate surface by this method because an overclad layer that covers the entire ridge-type waveguide cannot be deposited due to the difference in the coefficient of thermal expansion.

また、EO効果を用いたLN変調器を作成するためには、導波路コア上に変調用の電極を装荷する必要がある。金属は光電界を吸収するため、電極は導波路に直接装荷することはできず、バッファ層と呼ばれるSiO2に代表される酸化物オーバークラッド層を介して装荷する。Ti拡散導波路を用いたLN変調器では、バッファ層にはSiO2を用いているが、このアモルファス層がDCドリフト(一定のDCバイアス電圧を加えていても、変調器の動作点が時間とともに変動する現象)の要因の一つになっていることが知られている。第3に、直接接合法を用いたリッジ型導波路においても、オーバークラッド層にアモルファスSiO2を用いるとDCドリフトが増大してしまう。 Further, in order to create an LN modulator using the EO effect, it is necessary to load a modulation electrode on the waveguide core. Since the metal absorbs the optical electric field, the electrodes cannot be directly loaded on the waveguide, but are loaded via an oxide overclad layer typified by SiO 2 called a buffer layer. In the LN modulator using the Ti diffusion waveguide, SiO 2 is used for the buffer layer, but this amorphous layer has DC drift (even if a constant DC bias voltage is applied, the operating point of the modulator changes over time. It is known to be one of the factors of the fluctuating phenomenon). Thirdly, even in the ridge type waveguide using the direct joining method, if the amorphous SiO 2 is used for the overclad layer, the DC drift increases.

第4に、光学的特性の観点では、SiO2に代表される酸化物材料は、中赤外の波長領域の光に対して透明ではなく、吸収による導波路の損失が懸念される。このため、中赤外光を発生させるための波長変換素子のリッジ導波路には、アモルファスSiO2のオーバークラッド層を適用することができない。中赤外光だけでなく、可視光や、紫外領域の光を発生させるための波長変換素子においても、アモルファスSiO2は、同様の光学特性上の問題を有し、オーバークラッド層として適しているとは必ずしも言えなかった。 Fourth, from the viewpoint of optical characteristics, the oxide material represented by SiO 2 is not transparent to light in the mid-infrared wavelength region, and there is a concern that the waveguide may be lost due to absorption. Therefore, the amorphous SiO 2 overclad layer cannot be applied to the ridge waveguide of the wavelength conversion element for generating mid-infrared light. Amorphous SiO 2 has similar optical property problems in wavelength conversion elements for generating visible light and ultraviolet light as well as mid-infrared light, and is suitable as an overclad layer. I couldn't always say that.

第5に、異種材料を用いたオーバークラッド層では、用いる材料が決まると、コアとの間の実効屈折率差が決まってしまう。オーバークラッド層の屈折率を制御して、任意の実効屈折率差を設定することは、極めて困難であった。 Fifth, in the overclad layer using different materials, the effective refractive index difference with the core is determined once the material to be used is determined. It has been extremely difficult to control the refractive index of the overclad layer to set an arbitrary effective refractive index difference.

以上述べたように、従来手法では、材料的相性がよく、光学的特性が適切なオーバークラッド層を実現することが難しいという問題があった。 As described above, the conventional method has a problem that it is difficult to realize an overcladed layer having good material compatibility and appropriate optical properties.

本発明の目的は、光学的特性が良好なオーバークラッド層を備えた光学素子およびその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical element provided with an overclad layer having good optical characteristics and a method for manufacturing the same.

本発明は、このような目的を達成するために、光学素子の一実施態様は、水晶基板からなる第1の基板と、前記第1の基板に、熱拡散による直接接合法により接合され、リッジ型導波路のコアが形成される、添加物を含む単結晶の非線形光学媒質または電気光学媒質からなる第2の基板と、前記リッジ型導波路の上部に、熱拡散による直接接合法により接合される単結晶のオーバークラッド層であって前記第2の基板の前記添加物とは異なる添加物を含む非線形光学媒質または電気光学媒質からなるオーバークラッド層とを備え、前記オーバークラッド層の厚さを0.2μmから0.6μmの範囲として前記リッジ型導波路の実効屈折率差が設定されていることを特徴とする。
In the present invention, in order to achieve such an object, one embodiment of an optical element is bonded to a first substrate made of a crystal substrate and the first substrate by a direct bonding method by thermal diffusion, and a ridge. A second substrate made of a single crystal nonlinear optical medium or an electro-optical medium containing additives, on which the core of the type waveguide is formed, is bonded to the upper part of the ridge type waveguide by a direct bonding method by thermal diffusion. A single crystal overclad layer comprising a nonlinear optical medium or an overclad layer made of an electro-optical medium containing an additive different from the additive of the second substrate, and the thickness of the overclad layer. The effective refractive index difference of the ridge type waveguide is set in the range of 0.2 μm to 0.6 μm.

本発明によれば、導波路を構成する第1および第2の基板と熱膨張係数の値が近似する単結晶のオーバークラッド層を備えたので、オーバークラッド層の形成に伴う応力歪みがなく、導波モードの形状の対称性が向上するとともに、中赤外光、可視光、紫外光の広い波長範囲にわたって光吸収による損失が抑えられる。また、同種の単結晶材料が、熱拡散による直接接合法により接合されているので、高光損傷耐性、長期信頼性の高く、高出力の光パワーを入力することができる。 According to the present invention, since the overclad layer of a single crystal whose thermal expansion coefficient value is close to that of the first and second substrates constituting the waveguide is provided, there is no stress strain due to the formation of the overcladed layer. The symmetry of the shape of the waveguide mode is improved, and the loss due to light absorption is suppressed over a wide wavelength range of mid-infrared light, visible light, and ultraviolet light. Further, since the same type of single crystal material is bonded by a direct bonding method by thermal diffusion, it is possible to input high light damage resistance, high long-term reliability, and high output optical power.

従来のリッジ型導波路の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional ridge type waveguide. 従来のSiO2からなるオーバークラッド層を備えたリッジ型導波路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ridge type waveguide provided with the conventional overclad layer made of SiO 2 . 本発明の第1の実施形態にかかるリッジ型導波路の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the ridge type waveguide which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態にかかる波長変換素子の作製方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the wavelength conversion element which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第1の実施形態にかかるオーバークラッド層の作製方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the overclad layer which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態にかかる波長変換素子の切り出し方法を示す図である。It is a figure which shows the cutting method of the wavelength conversion element which concerns on 1st Embodiment. コアとベース基板との屈折率差に対する0次および1次モードの実効屈折率を示す図である。It is a figure which shows the effective refractive index of 0th order and 1st order mode with respect to the refractive index difference between a core and a base substrate. 第2の実施形態にかかる波長変換素子の0次および1次モードの実効屈折率を示す図である。It is a figure which shows the effective refractive index of the 0th order and 1st order mode of the wavelength conversion element which concerns on 2nd Embodiment. 本発明の第3の実施形態にかかる光位相変調器の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the optical phase modulator which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図3に、本発明の第1の実施形態にかかるリッジ型導波路の構造を示す。リッジ型導波路は、ベース基板11(アンダークラッド層)上にコア層12を形成し、導波路パターンに応じて形成されたコア12aを有しており、ステップ型の屈折率分布を有する。LiTaO3からなるベース基板11と、周期分極反転構造を施したZカットZn添加LN基板からなるコア層12とを、熱拡散による直接接合法により貼り合わせ、コア層12を、ドライエッチングプロセスにより加工してリッジ型導波路を形成する。コア12aの断面形状は、5×5μm2の方形である。コア12aとコア層12の上には、ベース基板11の材料と同じLiTaO3単結晶薄膜をオーバークラッド層13として接合されている。
(First Embodiment)
FIG. 3 shows the structure of the ridge-type waveguide according to the first embodiment of the present invention. The ridge-type waveguide has a core layer 12 formed on the base substrate 11 (underclad layer) and has a core 12a formed according to the waveguide pattern, and has a step-type refractive index distribution. The base substrate 11 made of LiTaO 3 and the core layer 12 made of a Z-cut Zn-added LN substrate having a periodic polarization inversion structure are bonded together by a direct bonding method by thermal diffusion, and the core layer 12 is processed by a dry etching process. To form a ridge type waveguide. The cross-sectional shape of the core 12a is a 5 × 5 μm 2 square. On the core 12a and the core layer 12, the same LiTaO 3 single crystal thin film as the material of the base substrate 11 is bonded as an overclad layer 13.

このようなリッジ型導波路を有する波長変換素子を作製する工程を説明する。 A process of manufacturing a wavelength conversion element having such a ridge-type waveguide will be described.

図4に、本発明の第1の実施形態にかかる波長変換素子の作製方法を示す。ベース基板となるZカットLiTaO3基板(第1の基板)21と、非線形光学媒質であり、周期分極反転構造を施したZカットZn添加LN基板(第2の基板)22とを用意する。第1および第2の基板は、両面が光学研磨されてある3インチウエハである。第1の基板21の厚さは500μm、第2の基板22の厚さは300μmである。なお、非線形光学媒質として、LNの他に、LiTaO3、LiNbxTa1-x3(0≦x≦1)または、それらにMg、Zn、Sc、Inからなる群から選ばれた少なくとも一種を添加物として含有した材料を用いることができる。 FIG. 4 shows a method for manufacturing a wavelength conversion element according to the first embodiment of the present invention. A Z-cut LiTaO 3 substrate (first substrate) 21 as a base substrate and a Z-cut Zn-added LN substrate (second substrate) 22 which is a nonlinear optical medium and has a periodic polarization inversion structure are prepared. The first and second substrates are 3-inch wafers with both sides optically polished. The thickness of the first substrate 21 is 500 μm, and the thickness of the second substrate 22 is 300 μm. As the nonlinear optical medium, in addition to LN, LiTaO 3 , LiNb x Ta 1-x O 3 (0 ≦ x ≦ 1), or at least one selected from the group consisting of Mg, Zn, Sc, and In. Can be used as an additive.

第2の基板22の周期分極反転構造は、波長1.5μm帯で位相整合条件が満たされるように作製されている。LN結晶等に周期分極反転構造を作製する技術については多くの研究がなされ、いくつかの方法が開発されている。このうち、良好な結果が再現性よく得られる電界印加法により周期分極反転構造を作製する。この方法は、LN結晶の表面上にリソグラフィにより周期的なレジストパターンを形成し、金属薄膜電極、液体電極等を利用して、電圧パルスを印加することにより、レジストパターンが形成されていない部分の分極を反転させて、周期的な分極反転構造を作製する。 The periodic polarization inversion structure of the second substrate 22 is manufactured so that the phase matching condition is satisfied in the wavelength band of 1.5 μm. Much research has been done on techniques for producing periodic polarization inversion structures in LN crystals and the like, and several methods have been developed. Of these, a periodic polarization inversion structure is produced by an electric field application method in which good results can be obtained with good reproducibility. In this method, a periodic resist pattern is formed on the surface of an LN crystal by lithography, and a voltage pulse is applied using a metal thin film electrode, a liquid electrode, or the like to apply a voltage pulse to the portion where the resist pattern is not formed. The polarization is reversed to create a periodic polarization reversal structure.

第2の基板22の面内方向の熱膨張係数は15.4×10-6であり、第1の基板21の面内方向の熱膨張係数は16.0×10-6であり、非常に近い値となっている。また、第2の基板22の屈折率よりも第1の基板21の屈折率の方が小さい。 The coefficient of thermal expansion in the in-plane direction of the second substrate 22 is 15.4 × 10 -6 , and the coefficient of thermal expansion in the in-plane direction of the first substrate 21 is 16.0 × 10 -6 , which are very high. It is a close value. Further, the refractive index of the first substrate 21 is smaller than the refractive index of the second substrate 22.

第1および第2の基板の表面を洗浄した後、これら2つの基板をマイクロパーティクルが極力存在しない清浄雰囲気中で重ね合わせる。重ね合わせた第1および第2の基板を電気炉に入れ、400℃で熱処理することにより拡散接合を行う(第一の工程)。接合された基板は、接合面にマイクロパーティクル等の挟み込みがなく、ボイドフリーであり、室温に戻したときにおいてもクラックなどは発生しない。 After cleaning the surfaces of the first and second substrates, these two substrates are superposed in a clean atmosphere in which microparticles are absent as much as possible. The stacked first and second substrates are placed in an electric furnace and heat-treated at 400 ° C. to perform diffusion bonding (first step). The joined substrate is void-free with no pinching of microparticles or the like on the joined surface, and cracks or the like do not occur even when the temperature is returned to room temperature.

次に、研磨定盤の平坦度が管理された研磨装置を用いて、接着された基板の第2の基板22の厚さが5μmになるまで研磨加工を施す(第二の工程)。研磨加工の後に、ポリッシング加工を行うことにより、鏡面の研磨表面を得ることができる。基板の平行度(最大高さと最小高さとの差)を光学的な平行度測定機を用いて測定したところ、3インチウエハの周辺部分を除き、ほぼ全体にわたってサブミクロンの平行度が得られ、薄膜基板を作製することができる。この薄膜基板(第2の基板)は、図3におけるコア層12となる。熱処理による拡散接合によって、第1および第2の基板を直接貼り合わせているので、3インチウエハの全面積にわたって均一な組成、膜厚を有する。 Next, using a polishing device in which the flatness of the polishing surface plate is controlled, polishing is performed until the thickness of the second substrate 22 of the bonded substrate is 5 μm (second step). A mirror-polished surface can be obtained by performing a polishing process after the polishing process. When the parallelism of the substrate (difference between the maximum height and the minimum height) was measured using an optical parallelism measuring machine, submicron parallelism was obtained almost entirely except for the peripheral part of the 3-inch wafer. A thin film substrate can be manufactured. This thin film substrate (second substrate) is the core layer 12 in FIG. Since the first and second substrates are directly bonded by diffusion bonding by heat treatment, they have a uniform composition and film thickness over the entire area of the 3-inch wafer.

その後、第2の基板22の表面に通常のフォトリソグラフィのプロセスによって導波路パターンを作製する。ドライエッチング装置を用いて、第2の基板22の表面をエッチングすることにより、図3に示したように、光の導波方向に周期分極反転構造を有するコア12aを形成し、アンダークラッド層であるベース基板11とともにリッジ型導波路を構成する(第三の工程)。コア12aの両脇の第2の基板の材料が完全に取り除かれるので、コア12aは、ベース基板11(第1の基板21)との接合面が極めて細くなる。第1の実施形態においては、直接接合法を用いるので、接合面が極めて細い構造においても剥離などが起きず、十分な接合強度を保つことができる。 Then, a waveguide pattern is produced on the surface of the second substrate 22 by a normal photolithography process. By etching the surface of the second substrate 22 using a dry etching apparatus, as shown in FIG. 3, a core 12a having a periodic polarization inversion structure in the waveguide direction of light is formed, and the underclad layer is used. A ridge-type waveguide is formed together with a certain base substrate 11 (third step). Since the material of the second substrate on both sides of the core 12a is completely removed, the core 12a has an extremely thin joint surface with the base substrate 11 (first substrate 21). In the first embodiment, since the direct joining method is used, peeling does not occur even in a structure having an extremely thin joining surface, and sufficient joining strength can be maintained.

このようにして、断面形状が5×5μm2の方形のコア12aを形成する。図3に示したコア12aの両脇のエッチングにより除去した空隙は、モードフィールドの観点では、0.5μm程度あればよい。しかしながら、LN材料は加工が難しいため、リッジ導波路の作製精度を確保するためには、コアのサイズと同等のかそれ以上の空隙を設けるのが好適である。第1の実施形態では、5μm以上の空隙を形成し、その他のコア層12を残しておくことにより、以下に説明するオーバークラッド層13の接合強度を増すことができる。 In this way, a square core 12a having a cross-sectional shape of 5 × 5 μm 2 is formed. The voids removed by etching on both sides of the core 12a shown in FIG. 3 may be about 0.5 μm from the viewpoint of the mode field. However, since the LN material is difficult to process, it is preferable to provide voids equal to or larger than the size of the core in order to ensure the manufacturing accuracy of the ridge waveguide. In the first embodiment, the bonding strength of the overclad layer 13 described below can be increased by forming a void of 5 μm or more and leaving the other core layer 12.

後に図6において示すように、3インチウエハ上に、波長変換素子となるリッジ型導波路が複数形成された第1および第2の基板を作製する。 As will be shown later in FIG. 6, the first and second substrates in which a plurality of ridge-type waveguides serving as wavelength conversion elements are formed on a 3-inch wafer are manufactured.

なお、光導波路コアの作製手段としては、ドライエッチングプロセスの他に、ダイシングなどの機械加工の技術を用いてもよい。 As a means for manufacturing the optical waveguide core, a machining technique such as dicing may be used in addition to the dry etching process.

図5に、第1の実施形態にかかるオーバークラッド層の作製方法を示す。アンダークラッド層となるベース基板11と同じ材料のLiTaO3基板を用意する。LiTaO3基板の一方の面に、ドーズ量3×1016のHeを200keVで全面に注入したオーバークラッド基板を作製する。 FIG. 5 shows a method for producing an overcladed layer according to the first embodiment. Prepare a LiTaO 3 substrate made of the same material as the base substrate 11 to be the underclad layer. An overcladed substrate is prepared by injecting He with a dose amount of 3 × 10 16 over the entire surface at 200 keV on one surface of the LiTaO 3 substrate.

図4の作製方法によりリッジ型導波路が形成された第2の基板の表面と、オーバークラッド基板14のHeを打ち込んだ面とは反対側の面とを、前述した直接接合法により貼り合わせる(図5(a)、第四の工程)。その後、熱処理を2回に分けて行う。1回目の熱処理は、150℃程度の恒温槽で1時間加熱することにより、Heが注入された層を剥離する(図5(b)、第一の熱処理工程)。これにより、リッジ型導波路の上面に、剥離された後に残こるオーバークラッド基板が、厚さ0.7μmのアンダークラッド層と同じ単結晶のLiTaO3からなるオーバークラッド層13となる。2回目の熱処理は、上述した第1および第2の基板の直接接合と同じ温度および時間によりアニールして、コア12aおよびコア層12とオーバークラッド層13とを強固に接合する(第二の熱処理工程)。 The surface of the second substrate on which the ridge-type waveguide is formed by the manufacturing method of FIG. 4 and the surface of the overclad substrate 14 opposite to the surface on which He is driven are bonded by the above-mentioned direct joining method (the above-mentioned direct joining method). FIG. 5 (a), fourth step). After that, the heat treatment is performed in two steps. In the first heat treatment, the layer in which He is injected is peeled off by heating in a constant temperature bath at about 150 ° C. for 1 hour (FIG. 5 (b), first heat treatment step). As a result, the overcladed substrate remaining on the upper surface of the ridge-type waveguide after being peeled off becomes an overcladed layer 13 made of the same single crystal LiTaO 3 as the underclad layer having a thickness of 0.7 μm. The second heat treatment is annealed at the same temperature and time as the direct bonding of the first and second substrates described above to firmly bond the core 12a and the core layer 12 to the overclad layer 13 (second heat treatment). Process).

オーバークラッド層を装荷した状態で、基板全体の反りを測定したところ、3インチウエハ全体で10μm程度の反り量であった。この反り量は、ベアのLiTaO3およびLiNbO3基板と同程度である。第1の実施形態によれば、アンダークラッド層と同じ熱膨張係数の基板をオーバークラッド層として用いることができるため、オーバークラッド層の装荷に伴う応力歪はきわめて少ないことが分かる。 When the warp of the entire substrate was measured with the overclad layer loaded, the warp amount of the entire 3-inch wafer was about 10 μm. This amount of warpage is similar to that of the bare LiTaO 3 and LiNbO 3 substrates. According to the first embodiment, since a substrate having the same coefficient of thermal expansion as the underclad layer can be used as the overclad layer, it can be seen that the stress strain associated with the loading of the overclad layer is extremely small.

図6に、第1の実施形態にかかる波長変換素子の切り出し方法を示す。上述したように、リッジ型導波路が複数形成された第1および第2の基板上に、オーバークラッド層が装荷された3インチウエハ作製される(図6(a))。ダイシングにより、所望の本数のリッジ型導波路を所望の長さで短冊状に切り出し、両端面を光学研磨することにより、波長変換素子が完成する(図6(b))。 FIG. 6 shows a method of cutting out the wavelength conversion element according to the first embodiment. As described above, a 3-inch wafer in which an overclad layer is loaded is produced on the first and second substrates on which a plurality of ridge-type waveguides are formed (FIG. 6A). A wavelength conversion element is completed by cutting out a desired number of ridge-type waveguides into strips with a desired length by dicing and optically polishing both end faces (FIG. 6 (b)).

第1の実施形態によれば、光導波路の上下方向の屈折率差の分布が、対称となることにより、入力光と変換光との間のモードの重なり量が改善し、波長変換効率として数%程度の改善がみられる。第1の実施形態の方法を用いて、リッジ型導波路の分極反転周期を変え、中赤外光、可視光、紫外光を発生させるための波長変換素子を作製したところ、オーバークラッド層とアンダークラッド層とが同じ単結晶材料であることから、光吸収による損失増加は見られず良好な波長変換を行うことができた。 According to the first embodiment, the distribution of the refractive index difference in the vertical direction of the optical waveguide becomes symmetric, so that the amount of mode overlap between the input light and the converted light is improved, and the wavelength conversion efficiency is a number. There is an improvement of about%. When a wavelength conversion element for generating mid-infrared light, visible light, and ultraviolet light was produced by changing the polarization inversion period of the ridge type waveguide using the method of the first embodiment, an overclad layer and an underclad layer were produced. Since the clad layer is the same single crystal material, no increase in loss due to light absorption was observed, and good wavelength conversion could be performed.

また、同種の単結晶材料を、熱拡散による直接接合法により接合しているので、高光損傷耐性、長期信頼性の高く、高出力の光パワーを入力することができる波長変換素子を実現することができる。 In addition, since the same type of single crystal material is bonded by the direct bonding method by thermal diffusion, it is possible to realize a wavelength conversion element that is highly resistant to light damage, has high long-term reliability, and can input high output optical power. Can be done.

(第2の実施形態)
第2の実施形態にかかる波長変換素子のリッジ型導波路の構造は、第1の実施形態に同じである(図3)。第2の実施形態では、Zカット水晶基板からなるベース基板11と、周期分極反転構造を施したZカットZn添加LN基板からなるコア層12とを、熱拡散を用いた直接接合法により貼り合わせ、コア層12を、ドライエッチングプロセスにより加工してリッジ型導波路を形成する。コア12aの断面形状は、4×4μm2の方形である。コア12aとコア層12の上には、ZカットMgドープLNからなるオーバークラッド層13が接合されている。第2の実施形態では、オーバークラッド層の厚さにより、導波路の実効屈折率が制御できる例を示す。
(Second embodiment)
The structure of the ridge-type waveguide of the wavelength conversion element according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment (FIG. 3). In the second embodiment, the base substrate 11 made of a Z-cut crystal substrate and the core layer 12 made of a Z-cut Zn-added LN substrate having a periodic polarization inversion structure are bonded by a direct bonding method using thermal diffusion. , The core layer 12 is processed by a dry etching process to form a ridge type waveguide. The cross-sectional shape of the core 12a is a 4 × 4 μm 2 square. An overclad layer 13 made of a Z-cut Mg-doped LN is bonded onto the core 12a and the core layer 12. The second embodiment shows an example in which the effective refractive index of the waveguide can be controlled by the thickness of the overclad layer.

第1の実施形態では、ベース基板とコア層とは同種の材料を用いた。しかしながら、同種の材料基板を接合した場合、基板間の屈折率差を大きくとることができない。このため光の閉じ込めが弱く、光導波路の小型化が制限されてしまい、高効率な波長変換デバイスの実現が困難となる。従来、熱拡散による直接接合型の導波路は、コア層とクラッド層の屈折率差が0.5~0.7%程度であり、導波路の小型化を図ってもコアの断面形状は5×5μm2程度が実現できるにすぎない。コア層とクラッド層との屈折率差が少なくとも1%以上なければ、これ以上の導波路の小型化は困難である。 In the first embodiment, the same kind of material was used for the base substrate and the core layer. However, when the same kind of material substrates are joined, the difference in refractive index between the substrates cannot be made large. Therefore, the confinement of light is weak, the miniaturization of the optical waveguide is limited, and it becomes difficult to realize a highly efficient wavelength conversion device. Conventionally, the direct junction type waveguide by heat diffusion has a refractive index difference of about 0.5 to 0.7% between the core layer and the clad layer, and the cross-sectional shape of the core is 5 even if the waveguide is miniaturized. Only about × 5 μm 2 can be realized. Unless the difference in refractive index between the core layer and the clad layer is at least 1% or more, it is difficult to further reduce the size of the waveguide.

直接接合法による導波路の作製方法であって、屈折率差を大きくとることが可能な方法として以下の2つの方法が知られている。表面活性化常温接合法による異種基板同士を接合させる方法と、ガラス等の非晶質材料を接合層としてコア層とベース基板との間に形成し、アンダークラッド層として機能させる方法である。 The following two methods are known as methods for producing a waveguide by a direct joining method and capable of obtaining a large difference in refractive index. A method of joining dissimilar substrates by a surface-activated room temperature bonding method, and a method of forming an amorphous material such as glass between a core layer and a base substrate as a bonding layer to function as an underclad layer.

表面活性化常温接合法は、接合プロセスを常温で行うことを可能にする。接合面を真空中で表面処理することにより、表面の原子を化学結合を形成しやすい活性な状態にする。このような表面処理を用いることにより、室温での接合またはその後の熱処理温度を大幅に下げることができる。表面活性化常温接合法により、シリコン(Si)基板とLT基板とを接合し、屈折率差の大きい接合基板を形成したことが報告されている(非特許文献2参照)。 The surface-activated room temperature bonding method allows the bonding process to be performed at room temperature. By surface-treating the joint surface in vacuum, the atoms on the surface are put into an active state in which chemical bonds are easily formed. By using such a surface treatment, the temperature of the bonding at room temperature or the subsequent heat treatment can be significantly reduced. It has been reported that a silicon (Si) substrate and an LT substrate are bonded to each other by a surface-activated room temperature bonding method to form a bonded substrate having a large difference in refractive index (see Non-Patent Document 2).

しかしながら、LN及びLTの結晶基板は、ドライエッチング等の導波路作製プロセスを経ることにより、結晶中の酸素の抜けが発生し、欠陥が生じる。このような欠陥がある場合、光導波路の伝搬損失が増加し光損傷耐性も劣化してしまう。このため、導波路作製プロセスを経た後に、結晶から抜けた酸素を補完するためにアニール処理が必要となる。しかしながら、表面活性化常温接合法によるSi基板とLT基板との接合は、両者の熱膨張率の差が大きいため、このアニール処理の際に接合基板が破損されてしまうという問題がある。 However, the crystal substrates of LN and LT undergo a waveguide fabrication process such as dry etching, so that oxygen in the crystal is released and defects occur. If there is such a defect, the propagation loss of the optical waveguide increases and the light damage resistance also deteriorates. Therefore, after going through the waveguide fabrication process, annealing treatment is required to supplement the oxygen released from the crystal. However, the bonding between the Si substrate and the LT substrate by the surface-activated room temperature bonding method has a problem that the bonded substrate is damaged during this annealing treatment because the difference in the coefficient of thermal expansion between the two is large.

一方、非晶質材料を接合層として用いる方法は、コア層とベース基板よりも屈折率の小さな非晶質材料をアンダークラッド層として機能させることにより、導波路の実効的な屈折率差を大きくとることができる。通常の直接接合法と同様に熱拡散を用いて接合をするため、上述したようなアニール処理時に基板が破損する問題は発生しない。 On the other hand, in the method of using an amorphous material as a bonding layer, an amorphous material having a refractive index smaller than that of the core layer and the base substrate functions as an underclad layer, thereby increasing the effective refractive index difference of the waveguide. Can be taken. Since the bonding is performed by using heat diffusion as in the normal direct bonding method, the problem of damage to the substrate during the annealing treatment as described above does not occur.

しかしながら、接合層として非晶質材料を用いる場合、接合層の膜厚の不均一性のために、コア層の膜厚が不均一となる場合がある。これにより、波長変換素子の位相整合波長も素子長全体にわたって不均一になってしまうという問題がある。さらに非晶質材料自体の屈折率の制御も困難であることから、位相整合波長の平均値自体も設計値からずれてしまうという問題もある。また、非晶質材料を用いると、接合面の表面分子の配列がランダムであり、結晶同士の直接接合に比べて実効的な結合手の単位面積当たりの数が少なくなる。このために、接合強度が弱く、長期的な信頼性に欠けるといった問題もある。加えて、接合層を形成するためにプロセス工程が増えることから、プロセス毎の特性バラつきが多くなってしまう。以上のことから、直接接合法による波長変換素子の導波路の作製は、熱処理が可能で、光学的特性が安定である結晶同士の接合が適しているといえる。 However, when an amorphous material is used as the bonding layer, the film thickness of the core layer may be non-uniform due to the non-uniformity of the film thickness of the bonding layer. As a result, there is a problem that the phase matching wavelength of the wavelength conversion element also becomes non-uniform over the entire element length. Further, since it is difficult to control the refractive index of the amorphous material itself, there is also a problem that the average value of the phase matching wavelength itself deviates from the design value. Further, when an amorphous material is used, the arrangement of the surface molecules on the bonding surface is random, and the number of effective bonds per unit area is smaller than that of direct bonding between crystals. For this reason, there is also a problem that the bonding strength is weak and long-term reliability is lacking. In addition, since the number of process steps is increased to form the bonding layer, the characteristics vary from process to process. From the above, it can be said that the production of the waveguide of the wavelength conversion element by the direct bonding method is suitable for bonding crystals having stable optical characteristics and heat treatment.

そこで、コア層にLNを用いたとき、直接接合法及び熱処理が可能な基板として利用できる結晶として水晶が考えられる。水晶は、加工技術が確立されており、表面の平坦性の良いウエハが入手可能である。加えて、面内方向の熱膨張係数は13.2×10-6であり、LNの面内方向の熱膨張係数15.4×10-6と比べて非常に近い値をとる。このことから、LNとの直接接合及び熱処理が十分可能な結晶である。 Therefore, when LN is used for the core layer, quartz can be considered as a crystal that can be used as a substrate that can be directly bonded and heat-treated. For quartz, processing technology has been established, and wafers with a good surface flatness are available. In addition, the coefficient of thermal expansion in the in-plane direction is 13.2 × 10 -6 , which is very close to the coefficient of thermal expansion in the in-plane direction of LN 15.4 × 10 -6 . From this, it is a crystal that can be directly bonded to LN and heat-treated.

図1に示した従来のリッジ型導波路の構造を用いて、水晶からなるベース基板1に、周期分極反転構造を施したZカットZn添加LN基板からなるコア2を形成した場合、比屈折率差が28%程度となり非常に大きい。このため、コアへの光閉じ込めが非常に強くコアの断面形状を5×5μm2以下としても多モードでの導波路となってしまう。 When the core 2 made of a Z-cut Zn-added LN substrate having a periodic polarization inversion structure is formed on the base substrate 1 made of quartz by using the structure of the conventional ridge type waveguide shown in FIG. 1, the specific refractive index The difference is about 28%, which is very large. Therefore, the light confinement to the core is very strong, and even if the cross-sectional shape of the core is 5 × 5 μm 2 or less, the waveguide is in multiple modes.

高効率な波長変換素子を実現するに当たっては、コア内の光のパワー密度を大きくすることに加え、原理的に光の相互作用長を長くとる必要がある。波長変換素子においては、コアに入射された光は、光導波路の基底モードのみを励振することが望ましい。多モードでの励起状態では、信号光と励起光の光電界の重なりが悪く、信号光と励起光の相互作用が減少し、非線形光学効果の効率が劣化してしまう。従って、図1に示したリッジ型導波路の波長変換素子の場合、基底モードのみを励振するためには、コアの断面形状を1×1μm2程度にする必要がある。しかしながら、そのような導波路サイズの素子は実際の作製精度を考慮すると現実的ではない。 In order to realize a highly efficient wavelength conversion element, in addition to increasing the power density of light in the core, it is necessary to lengthen the interaction length of light in principle. In a wavelength conversion device, it is desirable that the light incident on the core excites only the ground mode of the optical waveguide. In the excited state in multiple modes, the overlap of the optical electric fields of the signal light and the excitation light is poor, the interaction between the signal light and the excitation light is reduced, and the efficiency of the nonlinear optical effect is deteriorated. Therefore, in the case of the wavelength conversion element of the ridge type waveguide shown in FIG. 1, it is necessary to make the cross-sectional shape of the core about 1 × 1 μm 2 in order to excite only the ground mode. However, such a waveguide-sized device is not realistic in consideration of actual fabrication accuracy.

このため、オーバークラッド層を用いて、オーバークラッド層とコア層との間の実効屈折率差を適切に調整する必要があるが、上述したように、異種材料を用いて任意の屈折率差を設けることは困難であった。 Therefore, it is necessary to appropriately adjust the effective refractive index difference between the overclad layer and the core layer by using the overcladed layer. However, as described above, an arbitrary refractive index difference can be obtained by using different materials. It was difficult to set up.

第2の実施形態では、オーバークラッド層に異種のアモルファス材料を用いるのではなく、同種の結晶材料を用いて、任意の実効屈折率差を設けることができる。具体的には、図5を参照して説明したように、オーバークラッド基板へのイオン注入エネルギーを調整することより、剥離した後に残るオーバークラッド層の厚さを厳密に調整する。 In the second embodiment, instead of using different kinds of amorphous materials for the overclad layer, the same kind of crystalline material can be used to provide an arbitrary effective refractive index difference. Specifically, as described with reference to FIG. 5, the thickness of the overclad layer remaining after peeling is strictly adjusted by adjusting the ion implantation energy into the overcladed substrate.

図7に、コアとベース基板との屈折率差に対する0次および1次のモードの実効屈折率を示す。図1に示したリッジ型導波路の波長変換素子であって、任意の屈折率を有する材料をベース基板に用いた場合、コアとベース基板との屈折率差(Δn)に対するモード実効屈折率を計算した結果である。Δnが大きくなると、コアへの光の閉じ込めが強くなり、実効屈折が小さくなっていることが分かる。このように、ベース基板に任意の屈折率を有する材料を用いることができればよいが、実際には熱膨張係数が近い材料という条件と両立させることが極めて困難である。 FIG. 7 shows the effective refractive index of the 0th and 1st order modes with respect to the difference in the refractive index between the core and the base substrate. When a material having an arbitrary refractive index is used for the base substrate in the wavelength conversion element of the ridge type waveguide shown in FIG. 1, the mode effective refractive index with respect to the refractive index difference (Δn) between the core and the base substrate is determined. It is the result of calculation. It can be seen that when Δn becomes large, the confinement of light in the core becomes strong and the effective refraction becomes small. As described above, it is sufficient if a material having an arbitrary refractive index can be used for the base substrate, but in reality, it is extremely difficult to make it compatible with the condition that the material has a similar coefficient of thermal expansion.

図8に、第2の実施形態にかかる波長変換素子の0次および1次モードの実効屈折率を示す。図3,5に示したリッジ型導波路の波長変換素子であって、コアの断面形状を4×4μm2と仮定した。同種の結晶材料を用いると、コアとオーバークラッド層との間の屈折率差は1%以下とわずかであり、単にオーバークラッド層を接合しただけでは光電界がオーバークラッド層側にもれてしまう。第2の実施形態では、オーバークラッド層の厚さを制御することにより、オーバークラッド層への電界のもれ量を制御して、リッジ型導波路のモード実効屈折率を制御することができる。 FIG. 8 shows the effective refractive index of the 0th and 1st order modes of the wavelength conversion element according to the second embodiment. In the wavelength conversion element of the ridge type waveguide shown in FIGS. 3 and 5, the cross-sectional shape of the core is assumed to be 4 × 4 μm 2 . When the same kind of crystal material is used, the difference in refractive index between the core and the overcladed layer is as small as 1% or less, and the optical electric field leaks to the overcladed layer side simply by joining the overcladed layer. .. In the second embodiment, by controlling the thickness of the overclad layer, the amount of electric field leakage to the overcladed layer can be controlled to control the mode effective refractive index of the ridge-type waveguide.

図8において、オーバークラッド層の厚さが0.4μmの時のモード実効屈折率と、図7において、Δnが3.8%程度の時のモード実効屈折率とが一致する(neff=2.1010)ことが分かる。これは、オーバークラッド層の厚さを0.4μm程度とすると、実効的にΔn=3.8%に相当する光導波路を形成できることを意味する。 In FIG. 8, the mode effective refractive index when the thickness of the overclad layer is 0.4 μm and in FIG. 7, the mode effective refractive index when Δn is about 3.8% are the same (n eff = 2). .1010) It can be seen. This means that if the thickness of the overclad layer is about 0.4 μm, an optical waveguide corresponding to Δn = 3.8% can be effectively formed.

同様に、オーバークラッド層の厚さが0.6μmの時のモードの実効屈折率と、Δnが1.9%程度の時の実効屈折率とが一致する(neff=2.1030)ことが分かる。これは、オーバークラッド層の厚さを0.6μm程度とすると、実効的にΔn=1.9%に相当する光導波路を形成できることを意味しており、オーバークラッド層の厚さを0.4-0.6μmの間の任意の厚さにすることにより、Δn=1.9-3.8%の任意の導波路を形成することができる。さらに、オーバークラッド層の厚さを0.2μm程度にするとΔn=6%、1.2μm程度にするとΔn=1.7%程度の実効屈折率差を設けることができる。 Similarly, the effective refractive index of the mode when the thickness of the overclad layer is 0.6 μm and the effective refractive index when Δn is about 1.9% are the same (n eff = 2.1030). I understand. This means that if the thickness of the overclad layer is about 0.6 μm, an optical waveguide corresponding to Δn = 1.9% can be effectively formed, and the thickness of the overclad layer is 0.4. Any waveguide with Δn = 1.9-3.8% can be formed by using an arbitrary thickness between −0.6 μm. Further, when the thickness of the overclad layer is set to about 0.2 μm, an effective refractive index difference of about Δn = 6% can be provided, and when the thickness is set to about 1.2 μm, an effective refractive index difference of about Δn = 1.7% can be provided.

このように、同種の材料の基板同士を接合した場合、オーバークラッド層を用いて、オーバークラッド層とコア層との間の実効屈折率差を適切に調整することができ、製造上、実際的なコアの大きさにおいて、光の閉じ込めが十分な光導波路であり、変換効率の高い波長変換素子を実現することができる。 In this way, when substrates of the same type are joined together, the effective refractive index difference between the overclad layer and the core layer can be appropriately adjusted by using the overcladed layer, which is practical in manufacturing. It is an optical waveguide with sufficient light confinement in a large core size, and a wavelength conversion element with high conversion efficiency can be realized.

(第3の実施形態)
図9に、本発明の第3の実施形態にかかる光位相変調器の構造を示す。第3の実施形態にかかる光位相変調器のリッジ型導波路の構造は、第1の実施形態に同じである(図3)。第3の実施形態では、LiTaO3からなるベース基板11と、ZカットZn添加LN基板からなるコア層12とを、熱拡散を用いた直接接合法により貼り合わせ、コア層12を、ドライエッチングプロセスにより加工してリッジ型導波路を形成する。コア12aの断面形状は、5×5μm2の方形である。コア12aとコア層12の上には、単結晶のZカット水晶基板からなるオーバークラッド層13が接合されている。オーバークラッド層13は、厚さ0.7μmとなるように形成する。
(Third embodiment)
FIG. 9 shows the structure of the optical phase modulator according to the third embodiment of the present invention. The structure of the ridge-type waveguide of the optical phase modulator according to the third embodiment is the same as that of the first embodiment (FIG. 3). In the third embodiment, the base substrate 11 made of LiTaO 3 and the core layer 12 made of the Z-cut Zn-added LN substrate are bonded by a direct joining method using thermal diffusion, and the core layer 12 is subjected to a dry etching process. To form a ridge type waveguide. The cross-sectional shape of the core 12a is a 5 × 5 μm 2 square. An overclad layer 13 made of a single crystal Z-cut quartz substrate is bonded onto the core 12a and the core layer 12. The overclad layer 13 is formed so as to have a thickness of 0.7 μm.

さらに、オーバークラッド層13上に、フォトリソグラフィと金属膜蒸着により、Au電極を形成する。コア12a上の電極15aと、両側のコア層12上の電極15b,15cとの間に、変調信号とバイアス電圧とを印加することにより、電気光学効果(EO効果)による光位相変調を行う。なお、オーバークラッド層13となる水晶薄膜と電極となる金属膜との間には、アモルファス酸化物材料等のバッファ層を設けることなく直接金属膜を形成している。 Further, an Au electrode is formed on the overclad layer 13 by photolithography and metal film vapor deposition. By applying a modulation signal and a bias voltage between the electrodes 15a on the core 12a and the electrodes 15b and 15c on the core layers 12 on both sides, optical phase modulation by an electro-optical effect (EO effect) is performed. A metal film is directly formed between the crystal thin film to be the overclad layer 13 and the metal film to be an electrode without providing a buffer layer such as an amorphous oxide material.

比較のために、アモルファス材料であるSiO2を、厚さ0.7μmのオーバークラッド層とした光位相変調(比較例)を用意した。DCドリフトの特性を評価したところ、一定時間内でのDCドリフト量は、第3の実施形態においては、比較例の光位相変調器の
1/5以下に低減することができる。また、コア層との比屈折率差の大きな水晶基板からなるオーバークラッド層により、光電界が金属側に漏れることがなく、ワット級のハイパワーの光入力に対しても特性劣化なく光変調を行うことができる。さらに、電極となる金属膜を形成する面が平坦になるため、表面に凹凸の残るアモルファス材料を用いたオーバークラッド層に比べ、平坦化処理する手順が不要となる。
For comparison, an optical phase modulation (comparative example) was prepared in which SiO 2 , which is an amorphous material, was used as an overclad layer having a thickness of 0.7 μm. As a result of evaluating the characteristics of DC drift, the amount of DC drift within a certain period of time can be reduced to 1/5 or less of the optical phase modulator of the comparative example in the third embodiment. In addition, the overclad layer made of a quartz substrate with a large difference in specific refractive index from the core layer prevents the optical electric field from leaking to the metal side, and optical modulation is performed even for watt-class high-power optical inputs without deterioration of characteristics. It can be carried out. Further, since the surface on which the metal film to be the electrode is formed becomes flat, the procedure for flattening is not required as compared with the overclad layer using an amorphous material having an uneven surface.

以上述べたように、第3の実施形態においては、DCドリフトが少なく、ワット級の光入力が可能な光変調器を実現することができる。なお、第3の実施形態はコアの断面形状は5×5μm2としたが、オーバークラッド層の厚さを適宜変更することにより任意の導波路サイズでの設計が可能である。 As described above, in the third embodiment, it is possible to realize an optical modulator having a small DC drift and capable of watt-class optical input. In the third embodiment, the cross-sectional shape of the core is 5 × 5 μm 2 , but it is possible to design with an arbitrary waveguide size by appropriately changing the thickness of the overclad layer.

1,11 ベース基板
2,12a コア
3,13 オーバークラッド層
12 コア層
14 オーバークラッド基板
15 電極
1,11 Base board 2,12a core 3,13 Overclad layer 12 Core layer 14 Overcladed board 15 Electrodes

Claims (5)

水晶基板からなる第1の基板と、
前記第1の基板に、熱拡散による直接接合法により接合され、リッジ型導波路のコアが形成される、添加物を含む単結晶の非線形光学媒質または電気光学媒質からなる第2の基板と、
前記リッジ型導波路の上部に、熱拡散による直接接合法により接合される単結晶のオーバークラッド層であって前記第2の基板の前記添加物とは異なる添加物を含む非線形光学媒質または電気光学媒質からなるオーバークラッド層とを備え、
前記オーバークラッド層の厚さを0.2μmから0.6μmの範囲として前記リッジ型導波路の実効屈折率差が設定されていることを特徴とする光学素子。
A first substrate made of a quartz substrate and
A second substrate made of a single crystal nonlinear optical medium or an electro-optic medium containing an additive, which is joined to the first substrate by a direct bonding method by thermal diffusion to form a core of a ridge type waveguide.
A nonlinear optical medium or electricity containing an additive different from the additive of the second substrate , which is a single crystal overclad layer bonded to the upper part of the ridge type waveguide by a direct bonding method by thermal diffusion. With an overclad layer made of an optical medium,
An optical element characterized in that the effective refractive index difference of the ridge type waveguide is set with the thickness of the overclad layer in the range of 0.2 μm to 0.6 μm.
前記コアは、光の導波方向に周期分極反転構造を有し、2次非線形光学効果を用いた光導波路型の波長変換素子として機能することを特徴とする請求項1に記載の光学素子。 The optical element according to claim 1, wherein the core has a periodic polarization inversion structure in the waveguide direction of light and functions as an optical waveguide type wavelength conversion element using a second-order nonlinear optical effect. 前記非線形光学媒質または前記電気光学媒質は、LiNbO3、LiTaO3、LiNbxTa1-x3(0≦x≦1)に、Mg、Zn、Sc、Inからなる群から選ばれた少なくとも一種を添加物として含有していることを特徴とする請求項1または2に記載の光学素子。 For the nonlinear optical medium or the electro-optic medium, at least one selected from the group consisting of Mg, Zn, Sc, and In is added to LiNbO 3 , LiTaO 3 , and LiNbxTa 1-x O 3 (0 ≦ x ≦ 1). The optical element according to claim 1 or 2 , wherein the optical element is contained as a substance. 光学素子の製造方法であって、
単結晶の第1の基板と、添加物を含む単結晶の非線形光学媒質または電気光学媒質からなる第2の基板とを、熱拡散による直接接合法により接合する第一の工程と、
前記第2の基板に研磨加工を施して、所望の厚さに加工する第二の工程と、
前記第2の基板に、リッジ型導波路のコアが形成する第三の工程と、
一方の面に不活性ガスが注入された単結晶の非線形光学媒質または電気光学媒質からなるオーバークラッド基板の、前記一方の面とは反対側の面と、前記第2の基板の前記リッジ型導波路が形成された面とを、熱拡散による直接接合法により接合する第四の工程であって、
前記オーバークラッド基板の前記不活性ガスが注入された層を剥離する第一の熱処理工程と、
剥離された後に残こるオーバークラッド基板と、前記第2の基板との接合を強固にする第二の熱処理工程とを含む、第四の工程と
を備えたことを特徴とする光学素子の製造方法。
It is a manufacturing method of optical elements.
A first step of joining a single crystal first substrate and a second substrate made of a single crystal nonlinear optical medium or an electro-optic medium containing additives by a direct bonding method by thermal diffusion.
The second step of polishing the second substrate to obtain a desired thickness, and
The third step of forming the core of the ridge-type waveguide on the second substrate,
An overclad substrate made of a single crystal nonlinear optical medium or an electro-optic medium in which an inert gas is injected into one surface, the surface opposite to the one surface, and the ridge-type lead of the second substrate. This is the fourth step of joining the surface on which the waveguide is formed by the direct joining method by thermal diffusion.
The first heat treatment step of peeling off the layer of the overclad substrate into which the inert gas is injected, and
A method for manufacturing an optical element, which comprises a fourth step including a second heat treatment step for strengthening the bonding between the overcladed substrate remaining after being peeled off and the second substrate. ..
光学素子の製造方法であって、
水晶基板からなる第1の基板と、添加物を含む単結晶の非線形光学媒質または電気光学媒質からなる第2の基板とを、熱拡散による直接接合法により接合する第一の工程と、
前記第2の基板に研磨加工を施して、所望の厚さに加工する第二の工程と、
前記第2の基板に、リッジ型導波路のコアが形成する第三の工程と、
一方の面に不活性ガスが注入された単結晶のオーバークラッド基板の、前記一方の面とは反対側の面と、前記第2の基板の前記リッジ型導波路が形成された面とを、熱拡散による直接接合法により接合し、前記オーバークラッド基板の前記不活性ガスが注入された層を剥離し、前記オーバークラッド基板の厚さを調整することにより、前記リッジ型導波路の実効屈折率差を設定する第四の工程であって、前記オーバークラッド基板は、前記第2の基板の前記添加物とは異なる添加物を含む非線形光学媒質または電気光学媒質からなる、第四の工程
を備えたことを特徴とする光学素子の製造方法。
It is a manufacturing method of optical elements.
A first step of joining a first substrate made of a crystal substrate and a second substrate made of a single crystal nonlinear optical medium or an electro-optic medium containing an additive by a direct bonding method by thermal diffusion,
The second step of polishing the second substrate to obtain a desired thickness, and
The third step of forming the core of the ridge-type waveguide on the second substrate,
The surface of the single crystal overclad substrate in which the inert gas is injected into one surface, which is opposite to the one surface, and the surface of the second substrate on which the ridge-type waveguide is formed are formed. The effective refractive index of the ridge-type waveguide is formed by joining by a direct bonding method by thermal diffusion, peeling off the layer in which the inert gas is injected in the overclad substrate, and adjusting the thickness of the overclad substrate. A fourth step of setting the difference, wherein the overclad substrate comprises a nonlinear optical medium or an electro-optical medium containing an additive different from the additive of the second substrate. A method for manufacturing an optical element, which is characterized by being provided.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7295467B2 (en) * 2019-12-03 2023-06-21 日本電信電話株式会社 Optical element and its manufacturing method
JP7410068B2 (en) * 2020-03-16 2024-01-09 日本碍子株式会社 Junctions, optical waveguide substrates and optical modulators
WO2023228403A1 (en) * 2022-05-27 2023-11-30 日本電信電話株式会社 Optical device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030199105A1 (en) 2002-04-22 2003-10-23 Kub Francis J. Method for making piezoelectric resonator and surface acoustic wave device using hydrogen implant layer splitting
WO2004083953A1 (en) 2003-03-19 2004-09-30 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical switch, optical modulator and variable wavelength filter
JP2007101695A (en) 2005-09-30 2007-04-19 Shin Etsu Handotai Co Ltd Photonic crystal and method of manufacturing the same
JP2012199638A (en) 2011-03-18 2012-10-18 Murata Mfg Co Ltd Manufacturing method for quartz crystal device, and quartz crystal device
JP2014222331A (en) 2013-05-14 2014-11-27 日本電信電話株式会社 Wavelength conversion element
JP2017034363A (en) 2015-07-29 2017-02-09 太陽誘電株式会社 Elastic wave device and module

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3996971B2 (en) * 1997-05-06 2007-10-24 日本電信電話株式会社 Manufacturing method of optical waveguide filter

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030199105A1 (en) 2002-04-22 2003-10-23 Kub Francis J. Method for making piezoelectric resonator and surface acoustic wave device using hydrogen implant layer splitting
WO2004083953A1 (en) 2003-03-19 2004-09-30 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical switch, optical modulator and variable wavelength filter
JP2007101695A (en) 2005-09-30 2007-04-19 Shin Etsu Handotai Co Ltd Photonic crystal and method of manufacturing the same
JP2012199638A (en) 2011-03-18 2012-10-18 Murata Mfg Co Ltd Manufacturing method for quartz crystal device, and quartz crystal device
JP2014222331A (en) 2013-05-14 2014-11-27 日本電信電話株式会社 Wavelength conversion element
JP2017034363A (en) 2015-07-29 2017-02-09 太陽誘電株式会社 Elastic wave device and module

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