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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023147007
(43)【公開日】2023-10-12
(54)【発明の名称】光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法
(51)【国際特許分類】
G02F 1/29 20060101AFI20231004BHJP
【ＦＩ】
G02F1/29
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022054505
(22)【出願日】2022-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504157024
【氏名又は名称】国立大学法人東北大学
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100092624
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴田 準一
(74)【代理人】
【識別番号】100147555
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 公一
(74)【代理人】
【識別番号】100123593
【弁理士】
【氏名又は名称】関根 宣夫
(74)【代理人】
【識別番号】100133835
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 努
(74)【代理人】
【識別番号】100186912
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 淳浩
(72)【発明者】
【氏名】米田 修
(72)【発明者】
【氏名】須藤 裕之
(72)【発明者】
【氏名】藤原 巧
(72)【発明者】
【氏名】高橋 儀宏
(72)【発明者】
【氏名】寺門 信明
【テーマコード（参考）】
2K102
【Ｆターム（参考）】
2K102AA21
2K102BA07
2K102BB04
2K102BC04
2K102BD09
2K102CA28
2K102DA04
2K102DC01
2K102DC08
2K102DD03
2K102DD06
2K102DD10
2K102EA02
2K102EA16
(57)【要約】
【課題】簡便で、基板の熱的損傷を生じることなく、基板に形成されている制御回路等の破壊を回避可能な光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法を提供する。
【解決手段】本開示の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法は、前駆体層適用工程及び光照射工程を含む。前駆体層適用工程は、基板１０の表面に、直接又は間接的に、非晶質酸化物を含有する前駆体層２０を適用する。赤外光照射工程は、前駆体層２０の側から光３０を照射して、基板１０の熱的損傷を回避しつつ、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化して、結晶化非線形光学材料層２２を得る。
【選択図】図１
【解決手段】本開示の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法は、前駆体層適用工程及び光照射工程を含む。前駆体層適用工程は、基板１０の表面に、直接又は間接的に、非晶質酸化物を含有する前駆体層２０を適用する。赤外光照射工程は、前駆体層２０の側から光３０を照射して、基板１０の熱的損傷を回避しつつ、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化して、結晶化非線形光学材料層２２を得る。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板の表面に、直接又は間接的に、非晶質酸化物を含有する前駆体層を適用すること、及び、
前記前駆体層の側から光を照射して、前記基板の熱的損傷を回避しつつ、前記前駆体層中の非晶質酸化物を結晶化して、結晶化非線形光学材料層を得ること、
を含む、
光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
前記前駆体層の側から光を照射して、前記基板の熱的損傷を回避しつつ、前記前駆体層中の非晶質酸化物を結晶化して、結晶化非線形光学材料層を得ること、
を含む、
光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
【請求項2】
前記基板の表面に、下地層を介して前記前駆体層を適用すること、
を含み、
前記光が赤外光であり、前記赤外光が、前記照射のエネルギーで、前記基板に熱的損傷を与えず、かつ前記前駆体に接触している下地層を加熱可能な波長を有していることによって、前記下地層から前記前駆体層を加熱して、前記前駆体層中の前記非晶質酸化物を結晶化する、請求項１に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
を含み、
前記光が赤外光であり、前記赤外光が、前記照射のエネルギーで、前記基板に熱的損傷を与えず、かつ前記前駆体に接触している下地層を加熱可能な波長を有していることによって、前記下地層から前記前駆体層を加熱して、前記前駆体層中の前記非晶質酸化物を結晶化する、請求項１に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
【請求項3】
前記前駆体層又は前記結晶化非線形光学材料層の、前記基板と反対側の表面に、導波路及び電極を適用する、請求項２に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
【請求項4】
前記基板の表面に、クラッド層及び導波路を介して前記前駆体層を適用し、
前記光が、前記照射のエネルギーで、前記前駆体層中の前記非晶質酸化物を結晶化せず、かつ前記導波路を加熱する波長を有していることにより、前記導波路と前記前駆体層の界面から前記前駆体層を加熱して、前記界面から前記前駆体層中の前記非晶質酸化物を結晶化しつつ、前記クラッド層が前記赤外光の照射エネルギーを遮蔽して、前記基板の熱的損傷を回避する、
請求項１に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
前記光が、前記照射のエネルギーで、前記前駆体層中の前記非晶質酸化物を結晶化せず、かつ前記導波路を加熱する波長を有していることにより、前記導波路と前記前駆体層の界面から前記前駆体層を加熱して、前記界面から前記前駆体層中の前記非晶質酸化物を結晶化しつつ、前記クラッド層が前記赤外光の照射エネルギーを遮蔽して、前記基板の熱的損傷を回避する、
請求項１に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
【請求項5】
前記クラッド層が、二酸化ケイ素を含有する、請求項４に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
【請求項6】
前記導波路が、アモルファスシリコン半導体を含有し、前記光が、前記導波路を加熱し、かつ前記基板の熱的損傷を回避可能な波長を有する、請求項４又は５に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
【請求項7】
前記クラッド層の、前記基板と反対側の表面に、電極を適用する、請求項４～６のいずれか一項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
【請求項8】
前記非晶質酸化物が、ＳｒＯ、ＴｉＯ２、及びＳｉＯ２を含有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
【請求項9】
前記非晶質酸化物が、ＢａＯ、ＴｉＯ２、及びＧｅＯ２を含有する、請求項１～８のいずれか一項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
【請求項10】
ＢａＯ、ＴｉＯ２、及びＧｅＯ２を含有するＢａＯ－ＴｉＯ２－ＧｅＯ２系非晶質酸化物に、さらにＢ２Ｏ３を混合し、その混合割合が、モル比で、（ＢａＯ－ＴｉＯ２－ＧｅＯ２系非晶質酸化物）：（Ｂ２Ｏ３）＝１：ｘとしたとき、ｘが１～１０である、請求項９に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法に関する。本開示は、特にレーザビームの出射方向を制御可能な光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
リモートセンシング及び測距の用途に用いられるセンサとして、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）センサがある。ＬｉＤＡＲセンサは、例えば、自動車運転支援システム及び／又は自動運転システム等で、物体の検出、追跡、及び特定等を行ったり、リアルタイムでの三次元マッピング等を行ったりする。
【0003】
ＬｉＤＡＲセンサは、空間内にレーザビームをスキャンしながら、その空間内の物体にレーザビームを照射する。そして、照射したレーザビームが、その物体で反射してＬｉＤＡＲセンサに戻ってくるまでの飛行時間（ＴＯＦ：Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）を測定することによって、その物体までの距離を測定する。
【0004】
ＬｉＤＡＲセンサには、機械式の回転部品を用いてレーザビームのスキャニングを行うものと、ソリッドステート型のビームスキャナを用いてレーザビームのスキャニングを行うものがある。例えば、自動車運転者支援システム及び／又は自動運転システム等に用いるＬｉＤＡＲセンサとしては、従来のＬｉＤＡＲセンサ比較して、レーザビームを高速でスキャニングする必要がある。また、センサの、信頼性が高いこと、寿命が長いこと、サイズが小さいこと、そして、重量が軽いこと等が要求される。このような用途には、ソリッドステート型のビームスキャナを用いてレーザビームのスキャニングを行うＬｉＤＡＲセンサが有用である。
【0005】
ソリッドステート型のビームスキャナとしては、例えば、光フェーズドアレイ（ＯＰＡ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ）が挙げられる。光フェーズドアレイは、レーザビームの出射方向を制御する位相変調器を備えている。
【0006】
例えば、特許文献１には、位相変調器を備えている光フェーズドアレイが開示されている。そして、特許文献１には、位相変調器の基板が、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ、ＳｉＯＮ、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、及びＳｉＣのいずれかでできていることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】国際公開第２０１９／２０７６３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
位相変調器は、結晶化されている非線形光学材料（以下、「結晶化非線形光学材料」ということがある。）を備えている。位相変調器において、層状の結晶化非線形光学材料（以下、「結晶化非線形光学材料層」ということがある。）が、基板に適用されている。結晶化非線形光学材料は、非晶質酸化物（複合酸化物を含む）を前駆体として、その前駆体を結晶化して得られる。そして、その結晶化温度は、非常に高温であることが一般的である。基板には、位相変調器として必要な様々な制御回路等が形成されている。そのため、基板に層状の前駆体（以下、「前駆体層」ということがある。）を適用してから、その前駆体層を結晶化すると、基板に熱的損傷を生じ、基板に形成されている制御回路等が破壊されることがあった。特に、結晶化温度の高いＬＢＯ（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｔｒｉｂｏｒａｔｅ ｏｒ ＬｉＢ３Ｏ５）系材料を用いる際には、基板の熱的損失の問題が深刻であった。これを防止するため、従来の位相変調器の製造方法では、予め、結晶化非線形光学材料層を準備しておき、それを基板に貼り合わせていたが、その貼り合わせには、多くの工数を有していた。
【0009】
これらのことから、簡便で、基板に熱的損傷を生じることなく、基板に形成されている制御回路等の破壊を回避可能な光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法が望まれている、という課題を、本発明者らは見出した。
【0010】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、本開示は、簡便で、基板の熱的損傷を生じることなく、基板に形成されている制御回路等の破壊を回避可能な光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者らは、上記目的を達成すべく、鋭意検討を重ね、本開示の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法を完成させた。本開示の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法は、次の態様を含む。
〈１〉基板の表面に、直接又は間接的に、非晶質酸化物を含有する前駆体層を適用すること、及び、
前記前駆体層の側から光を照射して、前記基板の熱的損傷を回避しつつ、前記前駆体層中の非晶質酸化物を結晶化して、結晶化非線形光学材料層を得ること、
を含む、
光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈２〉前記基板の表面に、下地層を介して前記前駆体層を適用すること、
を含み、
前記光が赤外光であり、前記赤外光が、前記照射のエネルギーで、前記基板に熱的損傷を与えず、かつ前記前駆体に接触している下地層を加熱可能な波長を有していることによって、前記下地層から前記前駆体層を加熱して、前記前駆体層中の前記非晶質酸化物を結晶化する、〈１〉項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈３〉前記前駆体層又は前記結晶化非線形光学材料層の、前記基板と反対側の表面に、導波路及び電極を適用する、〈２〉項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈４〉前記基板の表面に、クラッド層及び導波路を介して前記前駆体層を適用し、
前記光が、前記照射のエネルギーで、前記前駆体層中の前記非晶質酸化物を結晶化せず、かつ前記導波路を加熱する波長を有していることにより、前記導波路と前記前駆体層の界面から前記前駆体層を加熱して、前記界面から前記前駆体層中の前記非晶質酸化物を結晶化しつつ、前記クラッド層が前記光の照射エネルギーを遮蔽して、前記基板の熱的損傷を回避する、
〈１〉項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈５〉前記クラッド層が、二酸化ケイ素を含有する、〈４〉項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈６〉前記導波路が、アモルファスシリコン半導体を含有し、前記光が、前記導波路を加熱し、かつ前記基板の熱的損傷を回避可能な波長を有する、〈４〉又は〈５〉項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈７〉前記クラッド層の、前記基板と反対側の表面に、電極を適用する、〈４〉～〈６〉項のいずれか一項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈８〉前記非晶質酸化物が、ＳｒＯ、ＴｉＯ２、及びＳｉＯ２を含有する、〈１〉～〈７〉項のいずれか一項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈９〉前記非晶質酸化物が、ＢａＯ、ＴｉＯ２、及びＧｅＯ２を含有する、〈１〉～〈８〉項のいずれか一項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈１０〉ＢａＯ、ＴｉＯ２、及びＧｅＯ２を含有するＢａＯ－ＴｉＯ２－ＧｅＯ２系非晶質酸化物に、さらにＢ２Ｏ３を混合し、その混合割合が、モル比で、（ＢａＯ－ＴｉＯ２－ＧｅＯ２系非晶質酸化物）：（Ｂ２Ｏ３）＝１：ｘとしたとき、ｘが１～１０である、〈９〉項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈１〉基板の表面に、直接又は間接的に、非晶質酸化物を含有する前駆体層を適用すること、及び、
前記前駆体層の側から光を照射して、前記基板の熱的損傷を回避しつつ、前記前駆体層中の非晶質酸化物を結晶化して、結晶化非線形光学材料層を得ること、
を含む、
光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈２〉前記基板の表面に、下地層を介して前記前駆体層を適用すること、
を含み、
前記光が赤外光であり、前記赤外光が、前記照射のエネルギーで、前記基板に熱的損傷を与えず、かつ前記前駆体に接触している下地層を加熱可能な波長を有していることによって、前記下地層から前記前駆体層を加熱して、前記前駆体層中の前記非晶質酸化物を結晶化する、〈１〉項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈３〉前記前駆体層又は前記結晶化非線形光学材料層の、前記基板と反対側の表面に、導波路及び電極を適用する、〈２〉項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈４〉前記基板の表面に、クラッド層及び導波路を介して前記前駆体層を適用し、
前記光が、前記照射のエネルギーで、前記前駆体層中の前記非晶質酸化物を結晶化せず、かつ前記導波路を加熱する波長を有していることにより、前記導波路と前記前駆体層の界面から前記前駆体層を加熱して、前記界面から前記前駆体層中の前記非晶質酸化物を結晶化しつつ、前記クラッド層が前記光の照射エネルギーを遮蔽して、前記基板の熱的損傷を回避する、
〈１〉項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈５〉前記クラッド層が、二酸化ケイ素を含有する、〈４〉項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈６〉前記導波路が、アモルファスシリコン半導体を含有し、前記光が、前記導波路を加熱し、かつ前記基板の熱的損傷を回避可能な波長を有する、〈４〉又は〈５〉項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈７〉前記クラッド層の、前記基板と反対側の表面に、電極を適用する、〈４〉～〈６〉項のいずれか一項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈８〉前記非晶質酸化物が、ＳｒＯ、ＴｉＯ２、及びＳｉＯ２を含有する、〈１〉～〈７〉項のいずれか一項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈９〉前記非晶質酸化物が、ＢａＯ、ＴｉＯ２、及びＧｅＯ２を含有する、〈１〉～〈８〉項のいずれか一項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
〈１０〉ＢａＯ、ＴｉＯ２、及びＧｅＯ２を含有するＢａＯ－ＴｉＯ２－ＧｅＯ２系非晶質酸化物に、さらにＢ２Ｏ３を混合し、その混合割合が、モル比で、（ＢａＯ－ＴｉＯ２－ＧｅＯ２系非晶質酸化物）：（Ｂ２Ｏ３）＝１：ｘとしたとき、ｘが１～１０である、〈９〉項に記載の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法。
【発明の効果】
【0012】
本開示によれば、直接又は間接的に前駆体層を適用した基板に、前駆体層の側から、光を照射して、前駆体層中の非晶質酸化物を結晶化する。これによって、簡便で、基板に熱的損傷を生じることなく、基板に形成されている制御回路等の破壊を回避可能な光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本開示の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法（以下、「本開示の製造方法」ということがある。）の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本開示の製造方法を限定するものではない。
【0015】
本開示の製造方法によって、基板に熱的損傷を生じることなく、基板に形成されている制御回路等の破壊を回避しつつ、基板に直接又は間接的に適用した前駆体層中の非晶質酸化物を結晶化することができる理由について、図面を用いて説明する。なお、本明細書において、「熱的損傷」とは、得られる光フェーズドアレイが使用不能になる程度に、熱によって基板が損傷を受けることを意味する
【0016】
図１は、本開示の製造方法において、赤外光の照射エネルギーで前駆体層中の非晶質酸化物を加熱する態様の一例を説明する断面模式図である。図２は、本開示の製造方法において、赤外光の照射エネルギーで導波路を加熱し、導波路と前駆体層の界面から前駆体層を加熱する態様の一例を説明する模式図である。図３Ａは、本開示の製造方法で用いる光について、波長と光吸収係数の関係の一例を示すグラフである。図３Ｂは、本開示の製造方法で用いる光について、波長と光吸収係数の関係の別の例を示すグラフである。
【0017】
図１及び図２に示す態様のいずれも、基板１０の表面に、直接又は間接的に、前駆体層２０を適用する。そして、いずれの態様の場合も、基板１０の側（図面で下側）からではなく、前駆体層２０の側（図面で上側）から、光３０を照射する。
【0018】
図１に示した態様においては、基板１０の表面に、間接的に前駆体層２０を適用するため、基板１０と前駆体層２０の間に、下地層４０が存在する。下地層４０については後ほど詳述する。前駆体層２０の側から光３０を照射すると、基板１０も光３０の照射エネルギーの影響を受ける。図１に示した態様においては、光３０は、典型的には、赤外光である。前駆体層２０中の非晶質酸化物の結晶化温度は、非常に高温であるため、前駆体層２０中の非晶質酸化物の結晶化には大きな光照射エネルギーが必要である。そのため、大きな照射エネルギーの光を照射する必要がある。全ての光は薄い前駆体では吸収されず透過し基板に到達する。この光を基板が吸収すると基板が加熱され損傷を受ける。そこで、光３０を照射したとき、基板１０が熱的損傷を受けないようにするため、光３０は、図３Ａ又は図３Ｂの矢印Ａで示す波長を有する。すなわち、光３０は、基板に吸収されない波長であり、光３０の照射エネルギーで、基板１０に熱的損傷を与えず、かつ下地層４０を加熱可能な波長を有する。
【0019】
図２に示した態様においては、基板１０の表面に、クラッド層５０及び導波路６０を介して前駆体層２０を適用し、前駆体層２０の側から、図３Ａ又は図３Ｂの矢印Ｂで示した波長を有する光３０を照射する。矢印Ｂで示した波長を有する光３０は、その照射エネルギーで、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化せず、導波路６０を加熱する。そうすると、導波路６０と前駆体層２０の界面から前駆体層２０を加熱して、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化する。
【0020】
図２に示した態様においては、理論に拘束されないが、導波路６０と前駆体層２０の界面からの前駆体層２０の加熱は、加熱された導波路６０から前駆体層２０への熱伝達で達成されると考えられる。また、クラッド層５０は、一般的に酸化物であるため、図３Ａ及び図３Ｂの矢印Ｂで示した波長を有する光３０は、その照射エネルギーでクラッド層５０を加熱しない。そして、クラッド層５０は、前駆体層２０と同程度の厚さを有しているか、前駆体層２０よりも厚い。そのため、前駆体層２０の側から光３０を照射しても、クラッド層５０が光３０の照射エネルギーを遮蔽する。その結果、基板１０は赤外光の照射エネルギーの影響を受けないか、あるいは、受けたとしても、実用上、問題のない範囲であり、基板１０の熱的損傷を回避する。なお、本明細書において、特に断りがない限り、「光の照射エネルギーを遮蔽する」とは、光の照射エネルギーの伝達を妨げることを意味する。
【0021】
これまで述べてきた知見等によって完成された、本開示の光フェーズドアレイの製造方法の構成要件を、次に説明する。
【0022】
《光フェーズドアレイの製造方法》
本開示の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法（以下、単に「本開示の製造方法」ということがある。）は、前駆体層適用工程及び赤外光照射工程を含む。以下、各工程について説明する。
本開示の光フェーズドアレイ用位相変調器の製造方法（以下、単に「本開示の製造方法」ということがある。）は、前駆体層適用工程及び赤外光照射工程を含む。以下、各工程について説明する。
【0023】
〈前駆体層適用工程〉
基板の表面に、直接又は間接的に、非晶質酸化物を含有する前駆体層を適用する。これについて、上述の図１に示した態様（以下、「第一態様」ということがある。）と、図２に示した態様（以下、「第二態様」ということがある。）に分けて説明する。
基板の表面に、直接又は間接的に、非晶質酸化物を含有する前駆体層を適用する。これについて、上述の図１に示した態様（以下、「第一態様」ということがある。）と、図２に示した態様（以下、「第二態様」ということがある。）に分けて説明する。
【0024】
［第一態様］
図１に示したように、基板１０の表面に、下地層４０を介して間接的に、前駆体層２０を適用する。
図１に示したように、基板１０の表面に、下地層４０を介して間接的に、前駆体層２０を適用する。
【0025】
基板１０は、Ｓｉ（シリコン半導体）、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯＮ、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、及びＳｉＣ等を含有する。これらを組み合わせて含有してもよい。また、これら以外に、不可避的不純物を含有してもよい。本明細書で、特に断りのない限り、不可避的不純物とは、原材料及び／又は光フェーズドアレイ用位相変調器を製造等するに際し、その含有を回避することできない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物元素のことを意味する。
【0026】
基板１０には、制御用回路等（図示しない）が形成されている。制御用回路等の形成方法は、周知の方法を用いることができる。制御回路等の方法としては、例えば、印刷及びエッチング等が挙げられ、これらを組み合わせてもよい。
【0027】
基板１０の厚さは、典型的には、２５０μｍ以上、２８０μｍ以上、３００μｍ以上、又は４００μｍ以上であってよく、８００μｍ以下、７７６μｍ以下、７２５μｍ以下、７００μｍ以下、６００μｍ以下、又は５００μｍ以下であってよい。
【0028】
前駆体層２０は、非晶質酸化物を含有する。後述する赤外光照射工程で、非晶質酸化物は、結晶化する。このような非晶質酸化物としては、例えば、ＳｒＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＢａＯ、及びＧｅＯ２等があげられ、これら組み合わせてもよい。前駆体層２０は、非晶質酸化物以外に、不可避的不純物を含有してもよい。
【0029】
上述の非晶質酸化物を組み合わせる場合には、特に、３０モル％以上、３２モル％以上、又は３４モル％以上、かつ４０モル％以下、３８モル％以下、又は３６モル％以下のＳｒＯ、１５モル％以上、１７モル％以上、又は１９モル％以上、かつ２５モル％以下、２３モル％以下、又は２１モル％以下のＴｉＯ２、並びに、４０モル％以上、４２モル％以上、又は４４モル％以上、かつ５０モル％以下、４８モル％以下、又は４６モル％以下のＳｉＯ２を含有する非晶質酸化物が好ましく、典型的には、３５モル％ＳｒＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４５モル％ＳｉＯ２であってよい。また、３５モル％以上、３７モル％以上、又は３９モル％以上、かつ４５モル％以下、４３モル％以下、又は４１モル％以下のＢａＯ、１５モル％以上、１７モル％以上、又は１９モル％以上、かつ２５モル％以下、２３モル％以下、又は２１モル％以下のＴｉＯ２、並びに、３５モル％以上、３７モル％以上、又は３９モル％以上、かつ４５モル％以下、４３モル％以下、又は４１ノル％以下のＧｅＯ２を含有する非晶質酸化物が好ましく、典型的には、４０モル％ＢａＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４０モル％ＧｅＯ２であってよい。
【0030】
前駆体層２０は、前駆体層２０中の非晶質酸化物を、非晶質のまま基板１０の表面に適用することができれば、その適用方法に特に制限はない。前駆体層２０の適用方法としては、電子ビーム蒸着、スパッタリング、及びパルスレーザーアブレーション等が挙げられる。これらを組み合わせてもよい。
【0031】
前駆体層２０の厚さは、典型的には、１００ｎｍ以上、２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以上、４００ｎｍ以上、又は４５０ｎｍ以上であってよく、１０００ｎｍ以下、９９０ｎｍ以下、９００ｎｍ以下、８００ｎｍ以下、７００ｎｍ以下、６００ｎｍ以下、又は５５０ｎｍ以下であってよい。後述する赤外光照射工程で、前駆体層２０中の非晶質酸化物は結晶化され、結晶化非線形光学材料層２２を得ることができるが、結晶化非線形光学材料層２２の厚さは、前駆体層２０の厚さと、実質的に同等である。
【0032】
図１に示した態様では、基板１０の表面に、下地層４０を介して間接的に、前駆体層２０を適用する。下地層４０によって、次のことが期待できる。すなわち、下地層４０の導電性によって、前駆体層２０を透過した赤外光を吸収し、下地層４０が加熱される。その加熱された下地層４０から前駆体層２０に熱が伝達して、前駆体層２０を加熱し、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化し、結晶化非線形光学材料層２２を得ることができる。また、下地層４０の加熱により、基板１０と、前駆体層２０に由来する結晶化非線形光学材料層２２との間で原子の相互拡散が生じ、基板１０と結晶化非線形光学材料層２２との間の密着性が向上する。
【0033】
下地層４０は、典型的には、導電性物質を含有し、導電性物質以外に、不可避的不純物を含有してもよい。下地層４０としては、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、及びＴｉ等が挙げられ、これらを組み合わせてもよい。これらは、金属であってもよいし、合金であってもよい。なお、「金属」とは、合金化されていない金属を意味する。
【0034】
下地層４０の適用方法に特に制限はなく、例えば、イオン注入、電子ビーム蒸着、スパッタリング、及びパルスレーザーアブレーション等が挙げられる。これらを組み合わせてもよい。
【0035】
下地層４０の厚さは、典型的には、３ｎｍ以上、５ｎｍ以上、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、又は４０ｎｍ以上であってよく、１００ｎｍ以下、９０ｎｍ以下、８０ｎｍ以下、７０ｎｍ以下、６０ｎｍ以下、又は５０ｎｍ以下であってよい。後述する赤外光照射工程後も、下地層４０の厚さは、赤外光照射工程前と、実質的に同等である。
【0036】
［第二態様］
図２に示したように、基板１０の表面に、クラッド層５０及び導波路６０を介して前駆体層２０を適用する。
図２に示したように、基板１０の表面に、クラッド層５０及び導波路６０を介して前駆体層２０を適用する。
【0037】
基板１０は、Ｓｉ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯＮ、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、及びＳｉＣ等を含有する。これらを組み合わせて含有してもよい。また、これら以外に、不可避的不純物を含有してもよい。
【0038】
基板１０には、制御用回路等（図示しない）が形成されている。制御用回路等の形成方法は、周知の方法を用いることができる。制御回路等の方法としては、例えば、印刷及びエッチング等が挙げられ、これらを組み合わせてもよい。
【0039】
基板１０の厚さは、典型的には、２５０μｍ以上、２８０μｍ以上、３００μｍ以上、又は４００μｍ以上であってよく、８００μｍ以下、７７６μｍ以下、７２５μｍ以下、７００μｍ以下、６００μｍ以下、又は５００μｍ以下であってよい。
【0040】
前駆体層２０は、非晶質酸化物を含有する。後述する赤外光照射工程で、非晶質酸化物は結晶化する。このような非晶質酸化物としては、例えば、ＳｒＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＢａＯ、及びＧｅＯ２等があげられ、これら組み合わせてもよい。前駆体層２０は、このような非晶質酸化物以外に、不可避的不純物を含有してよい。
【0041】
上述の非晶質酸化物を組み合わせる場合には、特に、３０モル％以上、３２モル％以上、又は３４モル％以上、かつ４０モル％以下、３８モル％以下、又は３６モル％以下のＳｒＯ、１５モル％以上、１７モル％以上、又は１９モル％以上、かつ２５モル％以下、２３モル％以下、又は２１モル％以下のＴｉＯ２、並びに、４０モル％以上、４２モル％以上、又は４４モル％以上、かつ５０モル％以下、４８モル％以下、又は４６モル％以下のＳｉＯ２を含有する非晶質酸化物が好ましく、典型的には、３５モル％ＳｒＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４５モル％ＳｉＯ２であってよい。また、３５モル％以上、３７モル％以上、又は３９モル％以上、かつ４５モル％以下、４３モル％以下、又は４１モル％以下のＢａＯ、１５モル％以上、１７モル％以上、又は１９モル％以上、かつ２５モル％以下、２３モル％以下、又は２１モル％以下のＴｉＯ２、並びに、３５モル％以上、３７モル％以上、又は３９モル％以上、かつ４５モル％以下、４３モル％以下、又は４１モル％以下のＧｅＯ２を含有する非晶質酸化物が好ましく、典型的には、４０モル％ＢａＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４０モル％ＧｅＯ２であってよい。
【0042】
前駆体層２０は、前駆体層２０中の非晶質酸化物を、非晶質のまま基板１０の表面に適用することができれば、その適用方法に特に制限はない。前駆体層の適用方法としては、電子ビーム蒸着、スパッタリング、及びパルスレーザーアブレーション等が挙げられる。これらを組み合わせてもよい。
【0043】
前駆体層２０の厚さは、典型的には、１００ｎｍ以上、２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以上、４００ｎｍ以上、又は４５０ｎｍ以上であってよく、１０００ｎｍ以下、９９０ｎｍ以下、９００ｎｍ以下、８００ｎｍ以下、７００ｎｍ以下、６００ｎｍ以下、又は５５０ｎｍ以下であってよい。後述する赤外光照射工程で、前駆体層２０中の非晶質酸化物は結晶化され、結晶化非線形光学材料層２２を得ることができるが、結晶化非線形光学材料層２２の厚さは、前駆体層２０の厚さと、実質的に同等である。
【0044】
図２に示した態様では、基板１０の表面に、クラッド層５０及び導波路６０を介して、間接的に前駆体層２０を適用する。また、基板１０はクラッド層５０に接触させ、前駆体層２０は導波路６０に接触させる。この理由については、後述の「〈赤外光照射工程〉」で説明する。
【0045】
クラッド層５０は、導電性が低く、導波路より屈折率が小さければ特に制限はない例えば、基板１０がＳｉ（シリコン半導体、屈折率が３．８２）を含有する場合には、クラッド層５０はＳｉＯ２（二酸化ケイ素、屈折率が１．４５）を含有することが好ましい。クラッド層５０は、酸化物以外に、不可避的不純物を含有してもよい。
【0046】
クラッド層５０の適用方法に特に制限はなく、例えば、電子ビーム蒸着、スパッタリング、及びパルスレーザーアブレーション等が挙げられる。これらを組み合わせてもよい。
【0047】
クラッド層５０の厚さは、典型的には、１００ｎｍ以上、２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以上、４００ｎｍ以上、５００ｎｍ以上、６００ｎｍ以上、７００ｎｍ以上、８００ｎｍ以上、９００ｎｍ以上、１０００ｎｍ以上、１２００ｎｍ以上、１４００ｎｍ以上、１６００ｎｍ以上、１８００ｎｍ以上、又は２０００ｎｍ以上であってよく、４０００ｎｍ以下、３８００ｎｍ以下、３６００ｎｍ以下、３４００ｎｍ以下、３２００ｎｍ以下、３０００ｎｍ以下、２８００ｎｍ以下、２６００ｎｍ以下、２４００ｎｍ以下、又は２２００ｎｍ以下であってよい。後述する赤外光照射工程後も、クラッド層５０の厚さは、赤外光照射工程前と、実質的に同等である。
【0048】
導波路６０は、光フェーズドアレイ用位相変調器の導波路として機能すれば特に制限はなく、典型的には半導体を含有する。導波路６０は、半導体以外に、不可避的不純物を含有してもよい。半導体としては、典型的には、ａ－Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ａ－Ｓｉ：Ｈ（水素化アモルファスシリコン）、ｐ＋－Ｓｉ（ｐ型シリコン）、ｎ－－Ｓｉ（ｎ型シリコン）、ｐｏｌｙ－Ｓｉ（多結晶シリコン）、及びｃ－Ｓｉ（結晶シリコン）が挙げられる。
【0049】
導波路６０の適用方法に特に制限はなく、例えば、電子ビーム蒸着、スパッタリング、及びパルスレーザーアブレーション等が挙げられる。これらを組み合わせてもよい。
【0050】
導波路６０の厚さは、典型的には、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、４０ｎｍ以上、又は４５ｎｍ以上であってよく、２００ｎｍ以下、１８０ｎｍ以下、１６０ｎｍ以下、１４０ｎｍ以下、１２０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、９０ｎｍ以下、８０ｎｍ以下、７０ｎｍ以下、６０ｎｍ以下、５５ｎｍ以下、又は５０ｎｍ以下であってよい。
【0051】
〈赤外光照射工程〉
前駆体層２０の側から光３０を照射して、基板１０の熱的損傷を回避しつつ、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化して、結晶化非線形光学材料層２２を得る。これについて、第一態様と第二態様に分けて説明する。
前駆体層２０の側から光３０を照射して、基板１０の熱的損傷を回避しつつ、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化して、結晶化非線形光学材料層２２を得る。これについて、第一態様と第二態様に分けて説明する。
【0052】
［第一態様］
図１に示したように、前駆体層２０の側から光３０を照射して、基板１０の熱的損傷を回避しつつ、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化して、結晶化非線形光学材料層２２を得る。図１に示した態様では、下地層４０が存在しているが、上述したように、下地層４０は存在しなくてもよい。
図１に示したように、前駆体層２０の側から光３０を照射して、基板１０の熱的損傷を回避しつつ、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化して、結晶化非線形光学材料層２２を得る。図１に示した態様では、下地層４０が存在しているが、上述したように、下地層４０は存在しなくてもよい。
【0053】
第一態様では、図３Ａ又は図３Ｂの矢印Ａで示した波長を有する光３０を照射する。具体的には、光３０の照射エネルギーで、基板１０に熱的損傷を与えず、かつ前駆体層２０中の非結晶酸化物を加熱して結晶化する波長を有する光３０を照射する。
【0054】
ここで、「光３０の照射エネルギーで、基板１０に熱的損傷を与えない波長」とは、基板１０が光３０を吸収しないか、あるいは、基板１０が光３０を吸収しても、その吸収による基板１０の加熱が、基板１０に熱的損傷を与えない程度であるような波長を意味する。また、「光３０の照射エネルギーで、前駆体層２０中の非結晶酸化物を加熱して結晶化する波長」とは、前駆体層２０が光３０を吸収して、前駆体層２０中の非晶質酸化物を加熱する際、光３０の吸収の程度が、非晶質酸化物を結晶化するような波長であることを意味する。
【0055】
このような光３０の波長（図３Ａ又は図３Ｂの矢印Ａで示した波長）は、典型的には、３０００ｎｍ以上、３５００ｎｍ以上、４０００ｎｍ以上、又は５０００ｎｍ以上であってよい。前述の波長を満足する限りにおいて、赤外光（遠赤外光を含む）であれば、その波長は特に制限はなく、１２０００ｎｍ以下、１００００ｎｍ以下、９０００ｎｍ以下、８０００ｎｍ以下、７０００ｎｍ以下、又は６０００ｎｍ以下であってよい。
【0056】
上述の波長を有する光３０を、図１に示したように、前駆体層２０の側から照射すると、基板１０に熱的損傷を与えない。それと同時に、光３０の照射エネルギーで、前駆体層２０を、光３０の照射側（図１の上側）から加熱し、前駆体層２０中の非晶質酸化物を、光３０の照射側（図１の上側）から結晶化して、結晶化非線形光学材料層２２を得ることができる。
【0057】
上述の波長を満足していれば、光３０の種類は特に制限されないが、典型的には、光３０は、赤外光、特に、赤外レーザー光、連続赤外レーザーである。光３０の照射強度及び照射時間は、前駆体層２０の厚さ等を考慮して適宜決定すればよい。光３０の照射強度は、例えば、１００Ｗ／ｃｍ２以上、２００Ｗ／ｃｍ２以上、３００Ｗ／ｃｍ２以上、又は３５０Ｗ／ｃｍ２以上であってよく、１０００００Ｗ／ｃｍ２以下、５００００Ｗ／ｃｍ２以下、１００００Ｗ／ｃｍ２以下、５０００Ｗ／ｃｍ２以下、４０００Ｗ／ｃｍ２以下、３０００Ｗ／ｃｍ２以下、２０００Ｗ／ｃｍ２以下、１０００Ｗ／ｃｍ２以下、５００Ｗ／ｃｍ２以下、又は４００Ｗ／ｃｍ２以下であってよい。光３０の照射時間は、例えば、１μ秒以上、１０μ秒以上、１００μ秒以上、１０００μ秒以上、１００００μ秒以上、１０００００μ秒以上、又は１秒以上であってよく、１０秒以下、８秒以下、６秒以下、４秒以下、又は２秒以下であってよい。
【0058】
［第二態様］
図２に示したように、前駆体層２０の側から光３０を照射して、基板１０の熱的損傷を回避しつつ、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化して、結晶化非線形光学材料層２２を得る。
図２に示したように、前駆体層２０の側から光３０を照射して、基板１０の熱的損傷を回避しつつ、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化して、結晶化非線形光学材料層２２を得る。
【0059】
第二態様では、図３Ａ又は図３Ｂの矢印Ｂで示した波長を有する光３０を照射する。具体的には、光３０は、光３０の照射のエネルギーで、前駆体層２０中の非晶質酸化物を直接加熱せず、かつ導波路６０を直接加熱する波長を有する光３０を照射する。
【0060】
ここで、「光３０の照射エネルギーで、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化しない波長」とは、前駆体層２０中の非晶質酸化物が光３０を吸収しないか、あるいは、前駆体層２０中の非晶質酸化物が光３０を吸収しても、その吸収による前駆体層２０中の非晶質酸化物の加熱が、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化しない程度であるような波長を意味する。また、「光３０の照射エネルギーで、導波路６０を加熱する波長」とは、導波路６０が光３０を吸収して、導波路６０を加熱する際、次に説明する程度になるような波長を意味する。すなわち、導波路６０の加熱によって、導波路６０と前駆体層２０の界面から前駆体層２０を加熱して、その界面から前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化しつつ、クラッド層５０が光３０の照射エネルギーを遮蔽して、基板１０の熱的損傷を回避するような波長である。クラッド層５０は、光３０の照射エネルギーを完全に遮蔽することが理想であるが、完全に遮蔽しなくてもよく、その遮蔽は、基板１０が熱的損傷を受けない程度であればよい。
【0061】
このような光３０（図３Ａ又は図３Ｂの矢印Ｂで示した波長）は、典型的には、４００ｎｍ以上、４５０ｎｍ以上、５００ｎｍ以上、又は５５０ｎｍ以上であってよく、３０００ｎｍ以下、２５００ｎｍ以下、２０００ｎｍ以下、１５００ｎｍ以下、１０００ｎｍ以下、９００ｎｍ以下、８００ｎｍ以下、７００ｎｍ以下、又は６００ｎｍ以下であってよい。図３Ａ及び図３Ｂの矢印Ｂに示すように、導波路６０がａ－Ｓｉ：Ｈを含有する場合、あるいは、ａ－Ｓｉを含有する場合には、導波路６０を直接加熱し、かつ基板１０の熱的損傷を回避可能な波長を有している光３０を選択することができる。なお、「直接加熱」とは、光３０の照射エネルギーを吸収することによる加熱を意味する。また、「熱的損傷」とは、得られる光フェーズドアレイが使用不能になる程度に、熱によって基板が損傷を受けることを意味する。そして、「アモルファスシリコン半導体」は、ａ－Ｓｉ：Ｈ及びａ－Ｓｉの少なくともいずれかを意味する。
【0062】
上述の波長を満足していれば光３０の種類は特に制限されないが、典型的には、光３０の種類は、可視光又は紫外線である。光３０の照射強度及び照射時間は、前駆体層２０の厚さ等を考慮して適宜決定すればよい。光３０の照射強度は、例えば、１００Ｗ／ｃｍ２以上、２００Ｗ／ｃｍ２以上、３００Ｗ／ｃｍ２以上、又は３５０Ｗ／ｃｍ２以上であってよく、１０００００Ｗ／ｃｍ２以下、５００００Ｗ／ｃｍ２以下、１００００Ｗ／ｃｍ２以下、５０００Ｗ／ｃｍ２以下、４０００Ｗ／ｃｍ２以下、３０００Ｗ／ｃｍ２以下、２０００Ｗ／ｃｍ２以下、１０００Ｗ／ｃｍ２以下、５００Ｗ／ｃｍ２以下、又は４００Ｗ／ｃｍ２以下であってよい。光３０の照射時間は、例えば、１μ秒以上、１０μ秒以上、１００μ秒以上、１０００μ秒以上、１００００μ秒以上、１０００００μ秒以上、又は１秒以上であってよく、１０秒以下、８秒以下、６秒以下、４秒以下、又は２秒以下であってよい。
【0063】
〈その他の工程〉
これまで説明してきた前駆体層適用工程及び光照射工程の他に、次の工程を含んでもよい。これについて、第一態様及び第二態様に分けて説明する。
これまで説明してきた前駆体層適用工程及び光照射工程の他に、次の工程を含んでもよい。これについて、第一態様及び第二態様に分けて説明する。
【0064】
［第一態様］
図１に示したように、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化した後に、結晶化非線形光学材料層２２の、基板１０と反対側の表面に、導波路６０及び電極７０を適用してもよいが、これに限られない。例えば、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化する前に、前駆体層２０の、基板１０と反対側の表面に、導波路６０及び電極７０を適用してもよい
図１に示したように、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化した後に、結晶化非線形光学材料層２２の、基板１０と反対側の表面に、導波路６０及び電極７０を適用してもよいが、これに限られない。例えば、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化する前に、前駆体層２０の、基板１０と反対側の表面に、導波路６０及び電極７０を適用してもよい
【0065】
導波路６０及び電極７０の適用方法に特に制限はない。導波路６０及び電極７０の適用方法としては、電子ビーム蒸着、スパッタリング、及びパルスレーザーアブレーション等が挙げられる。これらを組み合わせてもよい。
【0066】
導波路６０は、光フェーズドアレイ用位相変調器の導波路として機能すれば特に制限はなく、典型的には半導体を含有する。導波路６０は、半導体以外に、不可避的不純物を含有してよい。半導体としては、典型的には、ａ－Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ａ－Ｓｉ：Ｈ（水素化アモルファスシリコン）、ｐ＋－Ｓｉ（ｐ型シリコン）、ｎ－－Ｓｉ（ｎ型シリコン）、ｐｏｌｙ－Ｓｉ（多結晶シリコン）、及びｃ－Ｓｉ（結晶シリコン）が挙げられる。
【0067】
導波路６０の厚さは、典型的には、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、４０ｎｍ以上、又は４５ｎｍ以上であってよく、２００ｎｍ以下、１８０ｎｍ以下、１６０ｎｍ以下、１４０ｎｍ以下、１２０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、９０ｎｍ以下、８０ｎｍ以下、７０ｎｍ以下、６０ｎｍ以下、５５ｎｍ以下、又は５０ｎｍ以下であってよい。
【0068】
電極７０は、光フェーズドアレイ用位相変調器の導波路として機能すれば特に制限はなく、導電性物質を含有する。導電性物質以外に、不可避的不純物を含有してもよい。電極７０としては、典型的にはＡｌ等が挙げられる。Ａｌは金属Ａｌであってもよいし、他の元素との合金であってもよい。なお、「金属Ａｌ」とは、合金化されていないＡｌを意味する。
【0069】
電極７０の厚さは、典型的には、１０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、７０ｎｍ以上、９０ｎｍ以上、１００ｎｍ以上、２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以上、又は４００ｎｍ以上であってよく、１０００ｎｍ以下、９００ｎｍ以下、８００ｎｍ以下、７００ｎｍ以下、６００ｎｍ以下、又は５００ｎｍ以下であってよい。
【0070】
さらに、図１に示したように、任意で、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化した後に、結晶化非線形光学材料層２２の、基板１０と反対側の表面に、クラッド層５０を適用してもよいが、これに限られない。例えば、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化する前に、前駆体層２０の、基板１０と反対側の表面に、クラッド層５０を適用してもよい。クラッド層５０により、放電など抑制し効率よく位相変調することができる。
【0071】
クラッド層５０の適用方法に特に制限はない。クラッド層５０の適用方法としては、電子ビーム蒸着、スパッタリング、及びパルスレーザーアブレーション等が挙げられる。これらを組み合わせてもよい。
【0072】
クラッド層５０は、光フェーズドアレイ用位相変調器のクラッド層として機能すれば特に制限はなく、典型的には酸化物を含有する。クラッド層５０は、酸化物以外に、不可避的不純物を含有してよい。酸化物としては、典型的には、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）が挙げられる。
【0073】
クラッド層５０の厚さは、典型的には、１００ｎｍ以上、３００ｎｍ以上、５００ｎｍ以上、７００ｎｍ以上、９００ｎｍ以上、１１００ｎｍ以上、１３００ｎｍ以上、１５００ｎｍ以上、１７００ｎｍ以上、又は１９００ｎｍ以上であってよく、４０００ｎｍ以下、３５００ｎｍ以下、３０００ｎｍ以下、２５００ｎｍ以下、２３００ｎｍ以下、２１００ｎｍ以下、又は２０００ｎｍ以下であってよい。
【0074】
これまで説明した第一態様の一例を、フローチャートで示すと、図４のとおりとなるが、これに限られないことは、上述したとおりである。
【0075】
［第二態様］
図２に示したように、光３０の照射前又は照射中に、クラッド層５０の、基板１０と反対側の表面に、電極７０を適用してもよいが、これに限られない。例えば、クラッド層５０及び導波路６０を介して前駆体層２０を基板１０に適用し、これに、光３０を照射して、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化した後に、クラッド層５０の、基板１０と反対側の表面に、電極７０を適用してもよい。
図２に示したように、光３０の照射前又は照射中に、クラッド層５０の、基板１０と反対側の表面に、電極７０を適用してもよいが、これに限られない。例えば、クラッド層５０及び導波路６０を介して前駆体層２０を基板１０に適用し、これに、光３０を照射して、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化した後に、クラッド層５０の、基板１０と反対側の表面に、電極７０を適用してもよい。
【0076】
電極７０の適用方法に特に制限はない。電極７０の適用方法としては、電子ビーム蒸着、スパッタリング、及びパルスレーザーアブレーション等が挙げられる。これらを組み合わせてもよい。
【0077】
電極７０は、光フェーズドアレイ用位相変調器の電極として機能すれば特に制限はなく、導電性物質を含有する。導電性物質以外に、不可避的不純物を含有してもよい。電極７０としては、典型的にはＡｌ等が挙げられる。Ａｌは金属Ａｌであってもよいし、他の元素との合金であってもよい。なお、「金属Ａｌ」とは、合金化されていないＡｌを意味する。
【0078】
電極７０の厚さは、典型的には、１０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、７０ｎｍ以上、９０ｎｍ以上、１００ｎｍ以上、２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以上、又は４００ｎｍ以上であってよく、１０００ｎｍ以下、９００ｎｍ以下、８００ｎｍ以下、７００ｎｍ以下、６００ｎｍ以下、又は５００ｎｍ以下であってよい。
【0079】
《変形》
これまで説明してきたこと以外でも、本開示の製造方法は、特許請求の範囲に記載した内容の範囲内で種々の変形を加えることができる。
これまで説明してきたこと以外でも、本開示の製造方法は、特許請求の範囲に記載した内容の範囲内で種々の変形を加えることができる。
【0080】
例えば、前駆体層２０中の非晶質酸化物として、３５モル％以上、３７モル％以上、又は３９モル％以上、かつ４５モル％以下、４３モル％以下、又は４１モル％以下のＢａＯ、１５モル％以上、１７モル％以上、又は１９モル％以上、かつ２５モル％以下、２３モル％以下、又は２１モル％以下のＴｉＯ２、並びに、３５モル％以上、３７モル％以上、又は３９モル％以上、かつ４５モル％以下、４３モル％以下、又は４１モル％以下のＧｅＯ２を含有する非晶質酸化物（以下、「ＢａＯ－ＴｉＯ２－ＧｅＯ２系非晶質酸化物」ということがある。）を選択したとき、Ｂ２Ｏ３を混合しても、ＢａＯ－ＴｉＯ２－ＧｅＯ２－Ｂ２Ｏ３は、基板に熱的損傷を生じさせることなく、基板に形成されている制御回路等の破壊を回避した光フェーズドアレイ用位相変調器を得ることができる。なお、ＢａＯ－ＴｉＯ２－ＧｅＯ２非晶質酸化物は、典型的には、４０モル％ＢａＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４０モルＧｅＯ２あるが、これに限られない。
【0081】
そして、ＢａＯ－ＴｉＯ２－ＧｅＯ２系非晶質酸化物にＢ２Ｏ３を混合した際、その混合割合が、モル比で、（ＢａＯ－ＴｉＯ２－ＧｅＯ２系非晶質酸化物）：（Ｂ２Ｏ３）＝１：ｘとしたとき、ｘは、１以上、２以上、３以上、４以上、又は５以上であってよく、１０．０以下、９．５以下、９．０以下、８．５以下、８．０以下、又は７．５以下であってよい。Ｂ２Ｏ３を混合する場合には、結晶化の際、一軸方向の結晶成長が顕著になる。その結果、非線形光学特性が一層向上し、さらに効率よく位相変調することができる。
【実施例0082】
以下、本開示の製造方法を実施例により、さらに具体的に説明する。なお、本開示の製造方法は、以下の実施例で用いた条件に限定されない。
【0083】
《試料の準備》
実施例１～７の試料を次の要領で準備した。
実施例１～７の試料を次の要領で準備した。
【0084】
〈実施例１〉
図１及び図４に示した態様で、光フェーズドアレイ用位相変調器の試料を準備した。基板１０は、厚さ７２５μｍのＳｉ基板であった。前駆体層２０は、厚さ５００ｎｍの３５モル％ＳｒＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４５モル％ＳｉＯ２であった。下地層４０は、厚さ５ｎｍの金属Ａｕであった。導波路６０は、厚さ５０ｎｍのａ－Ｓｉ（アモルファスシリコン）であった。電極７０は、厚さ１００ｎｍの金属Ａｌであった。クラッド層８０は、厚さ２０００ｎｍの二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）であった。また、照射した光３０は、連続赤外レーザーであった。波長は５０００ｎｍであり、照射強度は４００Ｗ／ｃｍ２であり、そして、照射時間は１ミリ秒であった。
図１及び図４に示した態様で、光フェーズドアレイ用位相変調器の試料を準備した。基板１０は、厚さ７２５μｍのＳｉ基板であった。前駆体層２０は、厚さ５００ｎｍの３５モル％ＳｒＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４５モル％ＳｉＯ２であった。下地層４０は、厚さ５ｎｍの金属Ａｕであった。導波路６０は、厚さ５０ｎｍのａ－Ｓｉ（アモルファスシリコン）であった。電極７０は、厚さ１００ｎｍの金属Ａｌであった。クラッド層８０は、厚さ２０００ｎｍの二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）であった。また、照射した光３０は、連続赤外レーザーであった。波長は５０００ｎｍであり、照射強度は４００Ｗ／ｃｍ２であり、そして、照射時間は１ミリ秒であった。
【0085】
〈実施例２〉
前駆体層２０が、厚さ５００ｎｍの４０モル％ＢａＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４０モル％ＧｅＯ２であること以外、実施例１と同様にして、実施例２の試料を準備した。
前駆体層２０が、厚さ５００ｎｍの４０モル％ＢａＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４０モル％ＧｅＯ２であること以外、実施例１と同様にして、実施例２の試料を準備した。
【0086】
〈実施例３〉
前駆体層２０として、４０モル％ＢａＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４０モル％ＧｅＯ２にＢ２Ｏ３を混合し、その混合割合（モル比）を、（４０モル％ＢａＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４０モル％ＧｅＯ２）：Ｂ２Ｏ３＝１：ｘで表したとき、ｘ＝５であること以外、実施例２と同様にして、実施例３の試料を準備した。
前駆体層２０として、４０モル％ＢａＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４０モル％ＧｅＯ２にＢ２Ｏ３を混合し、その混合割合（モル比）を、（４０モル％ＢａＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４０モル％ＧｅＯ２）：Ｂ２Ｏ３＝１：ｘで表したとき、ｘ＝５であること以外、実施例２と同様にして、実施例３の試料を準備した。
【0087】
〈実施例４〉
Ｂ２Ｏ３の混合に際し、（４０モル％ＢａＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４０モル％ＧｅＯ２）：Ｂ２Ｏ３＝１：ｘについて、ｘ＝１０であること以外、実施例２と同様にして、実施例４の試料を準備した。
Ｂ２Ｏ３の混合に際し、（４０モル％ＢａＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４０モル％ＧｅＯ２）：Ｂ２Ｏ３＝１：ｘについて、ｘ＝１０であること以外、実施例２と同様にして、実施例４の試料を準備した。
【0088】
〈実施例５〉
Ｂ２Ｏ３の混合に際し、４０モル％ＢａＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４０モル％ＧｅＯ２）：Ｂ２Ｏ３＝１：ｘについて、ｘ＝１であること以外、実施例２と同様にして、実施例５の試料を準備した。
Ｂ２Ｏ３の混合に際し、４０モル％ＢａＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４０モル％ＧｅＯ２）：Ｂ２Ｏ３＝１：ｘについて、ｘ＝１であること以外、実施例２と同様にして、実施例５の試料を準備した。
【0089】
〈実施例６〉
Ｂ２Ｏ３の混合に際し、４０モル％ＢａＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４０モル％ＧｅＯ２）：Ｂ２Ｏ３＝１：ｘについて、ｘ＝３であること以外、実施例２と同様にして、実施例６の試料を準備した。
Ｂ２Ｏ３の混合に際し、４０モル％ＢａＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４０モル％ＧｅＯ２）：Ｂ２Ｏ３＝１：ｘについて、ｘ＝３であること以外、実施例２と同様にして、実施例６の試料を準備した。
【0090】
〈実施例７〉
図２に示した態様で、光フェーズドアレイ用位相変調器の試料を準備した。基板１０は、厚さ７２５μｍのＳｉ基板であった。前駆体層２０は、厚さ５００ｎｍの３５モル％ＳｒＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４５モル％ＳｉＯ２であった。クラッド層５０は、厚さ２０００ｎｍの二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）であった。導波路６０は、厚さ５０ｎｍのａ－Ｓｉ（アモルファスシリコン）であった。電極７０は、厚さ１００ｎｍの金属Ａｌであった。また、照射した光３０は、連続可視レーザーであった。波長は５００ｎｍであり、照射強度は４００Ｗ／ｃｍ２であり、そして、照射時間は１ミリ秒であった。基板１０のＳｉは、３．８２の屈折率を有していた。クラッド層５０の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）は、１．４５の屈折率を有していた。電極７０については、光３０を照射して、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化して、結晶化非線形光学材料層２２を得た後、電極７０を適用した。
図２に示した態様で、光フェーズドアレイ用位相変調器の試料を準備した。基板１０は、厚さ７２５μｍのＳｉ基板であった。前駆体層２０は、厚さ５００ｎｍの３５モル％ＳｒＯ－２０モル％ＴｉＯ２－４５モル％ＳｉＯ２であった。クラッド層５０は、厚さ２０００ｎｍの二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）であった。導波路６０は、厚さ５０ｎｍのａ－Ｓｉ（アモルファスシリコン）であった。電極７０は、厚さ１００ｎｍの金属Ａｌであった。また、照射した光３０は、連続可視レーザーであった。波長は５００ｎｍであり、照射強度は４００Ｗ／ｃｍ２であり、そして、照射時間は１ミリ秒であった。基板１０のＳｉは、３．８２の屈折率を有していた。クラッド層５０の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）は、１．４５の屈折率を有していた。電極７０については、光３０を照射して、前駆体層２０中の非晶質酸化物を結晶化して、結晶化非線形光学材料層２２を得た後、電極７０を適用した。
【0091】
《評価及び結果》
実施例１～７のいずれの試料も、基板１０が熱的損傷を受けておらず、光フェーズドアレイ用位相変調器として動作することを確認できた。
実施例１～７のいずれの試料も、基板１０が熱的損傷を受けておらず、光フェーズドアレイ用位相変調器として動作することを確認できた。
【0092】
実施例３～６の試料については、図５に示した装置を用いて、ＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）特性を評価した。図６は、実施例３及び実施例４の試料について、回転角度とＳＨＧ強度の関係を示すグラフである。図７は、図６のグラフから推定される、結晶化非線形光学材料の組織を模式的に示す説明図である。図８は、実施例５及び実施例６の試料について、回転角度とＳＨＧ強度の関係を示すグラフである。図９は、図８のグラフから推定される、結晶化非線形光学材料の組織を模式的に示す説明図である。
【0093】
図８及び図９から、実施例５及び実施例６の試料については、結晶成長の方向が、一軸ではないことが確認できるが、上述したように、光フェーズドアレイ用位相変調器として、実用上、問題なく動作することが確認できている。これに対し、図６及び図７から、実施例３及び実施例４の試料については、一軸方向に結晶成長していることが理解できる。このことから、実施例３及び実施例４の試料は、非線形光学特性に非常に優れる光フェーズドアレイ用位相変調器であることを確認できる。
【0094】
以上の結果から、本開示の製造方法の効果を確認できた。
【符号の説明】
【0095】
１０ 基板
２０ 前駆体層
２２ 結晶化非線形光学材料層
３０ 光
４０ 下地層
５０ クラッド層
６０ 導波路
７０ 電極
２０ 前駆体層
２２ 結晶化非線形光学材料層
３０ 光
４０ 下地層
５０ クラッド層
６０ 導波路
７０ 電極
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】