[发明专利]周期极化反转结构的制造方法

说明书

减小相邻的周期极化反转结构的间隔，并且同时防止电极片部间的绝缘击穿、提高周期极化反转结构的生产率。在强介电性晶体基板(1)的第一主面(1a)上设置由多个电极片部构成的第一电极片部排列体(2A)。通过对第一电极片部排列体(2A)施加电压而形成第一周期极化反转结构(5A)。在相邻的多个所述第一周期极化反转结构(5A)之间设置由多个电极片部(3)构成的第二电极片部排列体(2B)。通过对第二电极片部排列体(2B)施加电压而形成第二周期极化反转结构(5B)。

技术领域

本发明涉及基于电压施加法的周期极化反转结构的制造。

背景技术

作为在强电介质非线性光学材料上形成周期状的极化反转结构的方法，已知有所谓的电压施加法。在该方法中，在强介电性晶体基板的一个主面形成梳形电极，在另一个主面形成均匀电极，在两者之间施加脉冲电压。

为了在2次高次谐波产生装置中获得高转换效率，需要在强介电性晶体内形成较深的极化反转结构。在专利文献1中记载了使形成了梳形电极以及均匀电极的铌酸锂基板与另一铌酸锂基板层叠一体化，并浸渍于绝缘油内来施加电压。

另外，在专利文献2、3所述的方法中，在铌酸锂的Z切割基板的表面设置绝缘膜，在绝缘膜上设置条纹状且细长的间隙，然后设置导电膜从而将绝缘膜以及间隙包覆。并且，对该导电膜施加脉冲电压，从而在基板上形成周期极化反转结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2005-070192

专利文献2:日本特开2014-153555

专利文献3:日本专利第4642065

发明内容

为了量产具有周期极化反转结构的元件、例如高次谐波产生元件，需要增加从1片晶片获取的元件数。作为增加元件数的方法，存在缩短元件的长度、使元件的配置间隔变窄这两种方法，但如前者那样缩短元件的长度时，转换效率显著下降，因此无法得到所期望的光输出性能，无法简单地进行变更。另一方面，关于后者的使元件间隔变窄的方法，针对形成极化反转结构的工序需要进行条件变更来确认是否能够进行稳定的制造。其中，为了使前者为在不牺牲光输出性能的情况下提高量产性的方法，尝试着对可以将相邻的周期极化反转结构的间隔缩小到何种程度进行了研究。然而发现，因以下原因而使得周期极化反转结构的密度提高存在着极限。

一边参照附图一边对该问题点进行叙述。

例如，如图1(a)所示，在强介电性晶体基板1的第一主面1a，隔着规定间隔L而设置多列电极片部排列体2。可以在第二主面1b设置对置的电极22。如图1(b)(对应于图1(a)的区域A)所示，各电极片部排列体2分别由多个电极片部3和间隙部4构成。并且，在相邻的电极片部排列体2间也设置了间隙部8。需要说明的是，L是电极片排列体的周期，30是浮置电极，31为供电电极。

此处，若在各电极片部3和对置电极22之间如箭头B那样施加电压，则在强介电性晶体基板1内形成周期极化反转结构。即，在电极片部3之下形成极化反转部，在间隙部4之下形成非极化反转部。其结果，如图2所示，形成了与各电极片部排列体对应的周期极化反转结构5。各周期极化反转结构5由多个极化反转部6和它们之间的非极化反转部7构成。在相邻的周期极化反转结构5间设置有间隙部18。为了增大周期极化反转结构的密度，需要减小周期极化反转结构的周期L。

因此，如图3(a)、图3(b)所示，本发明人尝试了减小相邻的电极片部排列体2的周期S。但是，可知在该情况下，施加电压时，在相邻的电极片部排列体和浮置电极30之间会产生绝缘击穿，如箭头C那样发生电流泄露。如此，例如如图11所示，无法从电极片部施加电压，从而判断无法形成周期极化反转结构。