高次谐波生成元件制造技术

本发明专利技术提供高次谐波生成元件。在Ｘ板或偏置Ｘ板的薄板中形成周期极化反转结构，将其夹在支撑基板和上侧基板之间的结构的高次谐波生成元件中，防止在温度循环中暴露后的波长转换效率的降低。高次谐波生成元件具有支撑基板；由铁电单晶的Ｘ板或偏置Ｘ板形成，具备设有周期极化反转结构的三维光波导的波长转换层；粘接波长转换层的底面和支撑基板的基底粘接层；设置在波长转换层的上表面一侧的上侧基板；以及粘接波长转换层和上侧基板的上侧粘接层，还具有基波的入射面、高次谐波的出射面、入射面和出射面之间的第一侧面以及与第一侧面相向的第二侧面，第一导电材料与第一侧面接触，第二导电材料与第二侧面接触，第一导电材料和第二导电材料电导通。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及准相位匹配方式的高次谐波生成元件。
技术介绍
铌酸锂或钽酸锂单晶这样的非线性光学晶体的二阶非线性光学系数大，通 过在这些晶体中形成周期性的极化反转结构，能够实现准相位匹配(Quasi-Phase-Matched:QPM ) 方式的 二 次谐波生成 (Second-Harmonic-Generation: SHG)设备。此外，通过在该周期极化反转结构内形成波导，能够实现高效率的SHG设备，可以广泛地应用到光通信用、医学、光化学、各种光测量等中。在专利文献1中记栽的高次谐波生成元件中，在支撑基板上粘接铁电单晶的薄板，并在其上经由緩沖层以及粘接层，粘接上侧基板，在薄板中形成沟道光波导。然后，通过在该光波导内形成周期极化反转结构，把入射到光波导中的基波换成高次谐波。专利文献1WO2006/41172 Al
技术实现思路
对SHG生成元件等高次谐波生成元件要求即使对于环境温度的变化反复 被暴露，也能够稳定地工作。但是，已经判明在专利文献l记载的那种类型的 元件中，在针对-40。C至+80。C之间的热循环中反复进行暴露后，有时波长转 换效率恶化。时，判明周期极化反转结构产生了恶化。而且，判明在X板(Y板)或者偏 置(offset) X板(偏置Y板)中产生这样的现象，但是在使用了 Z板的薄板 时不产生这样的现象。而且，判明了如专利文献l中记载的那样，这样的现象 是在支撑基板和上侧基板之间夹入了用于进行波长转换的铁电薄板的类型的 元件中所特有的现象。本专利技术的课题为在X板或偏置X板的薄板中形成周期极化反转结构， 并将其包夹在支撑基板和上侧基板之间的结构的高次谐波生成元件中，防止在 温度循环中暴露后的波长转换效率的降低。本专利技术的高次谐波生成元件的特征是，具有支撑基板；波长转换层，其 由铁电单晶的X板或偏置X板形成，具备设置了周期极化反转结构的三维光 波导；基底粘接层，其粘接该波长转换层的底面和支撑基板；上侧基板，其设 置在波长转换层的上表面一侧；以及上侧粘接层，其粘接波长转换层和所述上 側基板，并且还具备基波的入射面、高次谐波的出射面、入射面和出射面之间 的第 一侧面以及与该第 一侧面相向的第二侧面，第 一导电材料与第 一侧面接 触，第二导电材料与第二侧面接触，第一导电材料和第二导电材料电导通。在 导电材料接触的第 一侧面以及第二侧面上露出包含波长转换层侧面的表面。本专利技术的专利技术者研究了在X板或偏置X板的薄板上形成周期极化反转结 构，并将其包夹在支撑基板和上侧基板之间的结构的高次谐波生成元件中，在 温度循环中暴露后波长转换效率降低的原因。并且，在对高次谐波生成元件的 薄板进行蚀刻处理来确认周期极化反转结构时，周期4及化反转结构恶化，或者 局部消失。这成为波长转换效率降低的原因。在对这样的周期极化反转结构恶化的原因进行进一步研究时，发现元件的 两个侧面之间的热电成为恶化的原因。根据该发现，发现了通过使导电材料分 别接触高次谐波生成元件的两个侧面，并使这些导电材料导通，能够防止在热 循环中暴露后的波长转换效率的降低，实现了本专利技术。 附图说明图1 (a)是模式地表示可以应用本专利技术的高次谐波生成元件1的立体图。图1 (b)是表示元件1的沟道光波导24以及其周边的放大图。图2是表示将图1的元件1设置在基座8上的状态的正面图。图3是模式地表示在基座8上设置了本专利技术实施方式的元件的状态的正面图。图4是模式地表示本专利技术实施方式的元件的立体图。图5是模式地表示将图4的元件设置在基座8上的状态的正面图。图6是模式地表示本专利技术实施方式的另一元件的立体图。图7是模式地表示将图6的元件设置在基座8上的状态的正面图。符号说明1高次谐波生成元件；la入射面；lb出射面；lc、 Id侧面；2支撑基 板；2a支撑基板的上表面；3波长转换层；4脊结构；5上侧基板；6A、 6B 脊槽；7A、 7B延伸部；8基座；9金属板；10A第一导电膜；10B第二导 电膜；18电导线；20上侧粘结剂；21基底粘接层；24光波导 具体实施例方式图1 (a)是模式地表示可以应用本专利技术的高次谐波生成元件1的立体图， 图1 (b)是表示元件1的沟道光波导24及其周边的放大图。图2是表示将图 1的元件1设置在基座8上的状态的正面图。如图1所示，在由铁电单晶的X板(Y板或偏置X板、偏置Y板)形成 的波长转换层3中设置一对细长的槽6A、 6B。槽6A、 6B相互平行，通过这 些槽形成了脊部4。通过脊部4以及槽6A、 6B形成了沟道光波导24。在各个 槽6A、 6B的外侧形成了延伸部7A、 7B,形成了薄板。在为X板(Y板)时，在图1 (a)、 (b)中横向是Z方向，铁电单晶在Z 方向极化。X轴(Y轴)与波长转换层3的上表面3a垂直。在为偏置X板、 Y板时，X轴(Y轴)从与波长转换层3的主面垂直的面倾斜。根据本专利技术的 观点，该倾斜角度最好是IO。以下。在沟 道光波导24内，向与光的传播方向垂直的Z方向极化，极化方向周 期性地反转。结果，从元件1的入射面la射入的基波，在光波导24内接受波 长转换，从出射面lb射出高次谐波。波长转换层3的底面3b通过基底粘接层21粘接到异体的支撑基板2的上 表面2a上。波长转换层3的上表面3a通过上侧粘接层20粘接到异体的上侧 基板5的底面5a上。lc、 ld是在入射面la和出射面lb之间延伸的一对侧面， 侧面lc和ld相向。典型地，如图2所示，设置具有设置面8b和8a的基座8， 在基座8上设置元件1,并与外部的线路连接。使元件1的侧面ld与设置面 8b接触，使元件1的底面2b与基座8的设置面8a接触。此处，根据本专利技术专利技术者的发现，在热循环中暴露后，由于高次谐波生成 元件1的侧面lc和ld之间的热电，在沟道光波导24中形成的周期极化反转 结构发生恶化。因此，发现通过分别使导电材料与各侧面lc、 ld接触，并且使各导电材料电导通，能够防止热循环暴露后的周期极化反转结构的恶化。导电材料的方式没有特别的限定。在优选实施方式中，第一导电材料是导 电板，第二导电材料是用于设置高次谐波生成元件的基座。图3是才莫式地表示在基座8上设置了该实施方式的元件的状态的正面图。 在本例中使用的元件与图1、图2的元件相同。但是，在基座8上设置了金属 板9，金属板9与元件1的侧面lc接触。并且，元件1的另一侧面ld与导电 性基座8的设置面8b接触。基座8和金属板9电导通。此外，在优选实施方式中，第一导电材料以及第二导电材料是导电膜。图 4是模式地表示该实施方式的元件的立体图，图5是模式地表示将图4的元件 设置在基座8上的状态的正面图。在本例中使用的元件与图1、图2的元件相同。但是，在元件的侧面lc 上形成了第一导电膜10A,在元件的侧面ld上形成了第二导电膜IOB。并且， 导电膜IOA和IOB通过电导线等导电单元18^皮短路。结果，导电膜10A和 10B电导通。图6是模式地表示该实施方式的另一元件的立体图，图7是模式地表示将 图6的元件设置在基座8上的状态的正面图。在本例中^f吏用的元件与图1、图2的元件相同。但是，在元件的侧面lc 上形成了第一导电膜IOA，在元件的侧面ld上形成了第二导电膜IOB。此外， 在元件1的上表面5b形成了导电膜28。导电膜28与导电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高次谐波生成元件，其具有：　支撑基板；　波长转换层，其由铁电单晶的Ｘ板或偏置Ｘ板形成，具备设有周期极化反转结构的沟道光波导；　基底粘接层，其粘接该波长转换层的底面和所述支撑基板；　上侧基板，其设置在所述波长转换层 的上表面一侧；以及　上侧粘接层，其粘接所述波长转换层和所述上侧基板，　还具有基波的入射面、高次谐波的出射面、在所述入射面和所述出射面之间的第一侧面以及与该第一侧面相向的第二侧面，该高次谐波生成元件的特征在于，　第一导电材料 与所述第一侧面接触，第二导电材料与所述第二侧面接触，所述第一导电材料和所述第二导电材料电导通。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吉野隆史，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]