[发明专利]光学元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有由施加电场所形成的极化反转结构的光学元件的制造方法。详细而言，涉及构成加工、光信息处理、光应用测量控制等领域所使用的相干光源的波长转换元件、致偏元件、光开关、及相位调制器等所使用的、具有极化反转区域的光学元件的形成方法。

背景技术

若利用强制使铁电体的极化反转的极化反转现象，则能在铁电体的内部形成周期性的极化反转区域(极化反转结构)。可将这样所形成的极化反转区域用于利用了表面弹性波的光频调制器、利用了非线性极化的极化反转的波长转换元件、以及利用了棱柱形或透镜形的反转结构的光致偏器等。特别是若使用该技术，则能制作在将输入的基波转换成波长转换光时的转换效率非常高的波长转换元件。而且，若使用该波长转换元件来对半导体激光、光纤激光、及固体激光等光进行波长转换，则能实现可应用于加工、印刷、光信息处理、光应用测量控制等领域的高输出激光光源。

作为形成周期性的极化反转区域的方法的一种，存在利用铁电体的自然极化因电场而发生反转的现象来形成周期状的极化反转区域的方法。具体而言，存在沿Z轴对所截取出的基板的-Z面照射电子光束的方法、以及对+Z面照射正离子的方法。无论在哪种情况下，都利用由所照射的带电粒子所形成的电场，来形成深度为几百μm的极化反转区域。另外，作为其他方法，已知有以下方法：即，在+Z面上形成周期电极，并在-Z面上形成平面电极，通过施加直流或脉冲电场，来形成具有高纵横比的、较深的极化反转区域。

此外，为了提高波长转换元件的特性，提出了各种各样的附加方法。例如，对于以短周期深入而均匀地形成宽度较宽的极化反转结构，已知有以下方法：即，在形成极化反转区域之后，在200℃以上的温度下对铁电体基板实施热处理，使基板的表面和背面在电气上发生短路(例如，参照专利文献1)。由此，能防止极化反转区域消失，并能提高基板内的透明度而降低光损耗。另外，为了去除形成极化反转后所残留的不期望的极化反转结构，已知有以下方法：即，用导电物质覆盖基板的整个表面，并进行热处理(例如，参照专利文献2)。或者，为了在形成极化反转后使折射率分布均匀化，已知有以下方法：即，进行高温退火，以制作低损耗的光波导(例如，参照专利文献3)。如上所述，对于制造实用性波长转换元件等所使用的极化反转结构，必须进行高温的热处理。

专利文献1：日本专利特开2004-246332号公报

专利文献2：日本专利特开2004-020876号公报

专利文献3：日本专利特开平8-220578号公报

发明内容

然而，例如用如上所述的现有的伴有热处理的方法所制作的波长转换元件中，会因热处理而在波长转换元件内部产生些许变形。由于该变形，随着基波的输入功率的增加，吸收入波长转换元件内部的基波及其波长转换光的量增加，波长转换光的输出功率下降。

因此，存在以下问题：即，即使为了获得超过1W的高输出的波长转换光而增加了基波功率，波长转换元件的转换效率也会下降，从而难以获得高输出的波长转换光。

本发明用于解决上述现有的问题，其目的在于，提供即使对使用实施了热处理的极化反转结构的光学元件输入高输出的基波、转换效率也不会下降的、光学元件的制造方法。

为了解决上述现有的问题，本发明的光学元件的制造方法的特征在于，包括：电极形成工序，该电极形成工序在铁电体基板的+Z面和-Z面上形成金属膜，以制作电极；周期电极形成工序，该周期电极形成工序将形成于所述+Z面的所述金属膜形成为周期电极；极化反转形成工序，该极化反转形成工序在所述周期电极与所述-Z面的电极之间施加电压，以在所述铁电体基板的内部形成极化反转区域；表面处理工序，该表面处理工序去除所述电极、所述周期电极、及所述铁电体基板的+Z面和-Z面的表面层；以及退火工序，该退火工序对去除了所述表面层的铁电体基板施加规定的热。

根据本发明的光学元件的制造方法，能抑制由于光学元件具备实施热退火处理制造而成的极化反转结构所产生的内部变形而导致自然极化的增加。因此，能抑制光学元件内部的变形，即使增加基波的输入功率，也能抑制吸收入光学元件内部的基波及其波长转换光，从而能获得转换效率不下降的光学元件。

附图说明

图1是对本发明的光学元件的制造方法进行说明的图。

图2是对现有技术和实施方式1的光学元件的光输出特性进行比较的图。

图3是表示由电极的有无所引起的自然极化的变化的图。

图4是表示光输出特性随研磨深度的不同而产生的变化的图。