光学设备的制作方法

光学设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种不在基板上设置槽等即可在光波导和基板之间形成缝隙，即使为进行温度调整而受热源加热，也不会对光学元件施加压力的光学设备。所述光学设备具有：基板；光学元件，所述光学元件具有在与所述基板面对面的面上形成的光波导；接合部，所述接合部以位于隔着所述光波导的位置的方式形成在所述基板上；热源，为加热所述光波导，所述热源形成在所述光学元件或者所述基板的至少一个上；以及由金属材料构成的微凸块结构，通过微凸块结构使接合部和光学元件接合，以使光波导和基板之间形成缝隙。
【专利说明】光学设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将形成光波导的光学元件接合于基板的光学设备。
【背景技术】
[0002]短波长激光光源在激光投影仪和高密度光存储器等领域被进行广泛的产品化。短波长激光光源通过将作为光学设备的激光元件激发的基波的红外光转换成二次谐波的波长转换元件，输出蓝色或绿色等的激光。波长转换元件虽使用LN (铌酸锂:LiNb03)以及LT(钽酸锂:LiTa03)等的晶体材料，但高次谐波的转换效率具有温度依赖性，具有根据环境温度的变动转换效率大幅变化的特性。
[0003]图26 (a)是表示对于波长转换元件的环境温度(T)的高次谐波输出(HFO)的变化的一个实例的图表。从图26 (a)示出的图表可知，波长转换元件在环境温度低的区域输出下降，又，在环境温度高的区域输出也下降。由于波长转换元件输出的高次谐波相对于温度大幅变化，因此，为了实现高效的转换并得到稳定的高次谐波的激光，用于修正波长转换元件的温度特性的温度特性修正单元是不可缺少的。已知有为了将波长转换元件调整到规定的温度，而在波长转换元件上搭载了热源的激光光源(例如，参照专利文献I)。
[0004]图26 (b)是表示专利文献I揭示的短波长激光光源的图。如图26 (b)所示，短波长激光光源在硅基板401上具有0.8 μ m波段的半导体激光器410以及波长转换元件420。从半导体激光器410的活性层411输出基波412，向波长转换元件420的光波导121入射，输出二次谐波即蓝色激光430。在硅基板401与波长转换元件420相接的面的一部分上通过蚀刻形成槽402。
[0005]在波长转换元件420的下部，即，光波导421的附近，形成由Ti膜构成的薄膜热源422。通过向该薄膜热源422通电，波长转换元件420的温度可保持在规定的温度。又，薄膜热源422由于硅基板401的槽402而不与硅基板401接触，因此成为薄膜热源422的热量难以传递到硅基板401的结构。
[0006]又，对于输出特性具有温度依赖性的半导体激光元件，已知有为了控制耗费的电力，而在光波导的附近设置带状的热源的结构(例如，参照专利文献2)。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:特开平6-338650号公报(第5页，图5)
[0010]专利文献2:特开2000-244048号公报(第3页，图1以及图2)

【发明内容】

[0011]专利文献I记载的结构中，为了对光波导421和硅基板401进行隔热，在硅基板401上通过蚀刻等形成槽402。因此，需要在硅基板401上进行蚀刻加工的工序，制造工序是复杂的。
[0012]为了对波长转换元件420进行温度调整，若反复向薄膜热源422通电，位于硅基板401的槽402的内部的空气层403有时被加热，有时被冷却。由此，空气层403反复膨胀和收缩，由于空气层403中没有从硅基板401向外部的流通路径，空气层403中反复发生压力变化。
[0013]其结果，根据空气层403的压力变化，向波长转换元件420施加压力，波长转换元件420产生变形，导致波长转换特性劣化，以及由于波长转换元件420与半导体激光器410的校准偏差导致的激光430的输出下降等的发生。特别地，若反复持续地向波长转换元件施加压力，由于随着动作时间流逝，变形或校准的偏差量增大从而激光的输出随时而变，因而产生极大的可靠性的问题。
[0014]本发明的目的在于提供一种为解决上述问题的光学设备。
[0015]又，本发明的目的在于提供一种不在基板上设置槽等即可在光波导和基板之间形成缝隙，即使由于温度调整而受到热源加热也不对光学元件施加压力的光学设备。
[0016]进一步地，本发明的目的在于提供一种防止向光波导附着垃圾，具有优异可靠性的光学设备。
[0017]进一步地，本发明的目的在于提供一种可有效地进行光波导的一部分的温度控制的光学设备。
[0018]一种光学设备，其具有:基板；光学元件，所述光学元件具有与基板面对面的面上形成的光波导；接合部，所述接合部以位于隔着光波导的位置的方式形成在所述基板上；热源，为了加热光波导，所述热源形成在光学元件或者基板的至少一个上；以及由金属材料构成的微凸块结构，通过微凸块结构使接合部和光学元件接合，以使光波导和基板之间形成缝隙。
[0019]进一步地，光学设备中，微凸块结构相对于光波导和基板之间形成的缝隙，优选具有可进出空气的缝隙。
[0020]进一步地，光学设备中，热源优选形成在光学元件的与基板相对的面上。
[0021]进一步地，光学设备中优选，微凸块结构由Au构成并形成在接合部上，光学元件具有用于与微凸块结构接合的Au膜。
[0022]进一步地,光学设备中，微凸块结构优选以5?30 μ m的间隔形成高度I?5 μ m、直径2?10 μ m的圆柱状的突起。
[0023]进一步地，光学设备中，热源优选由ITO膜或者InTiO膜构成。
[0024]进一步地，光学设备中，热源优选沿光波导的长度方向形成为带状，为了对热源施加电压，光学设备还具有在热源的长度方向上以规定的间隔设置的引出部。
[0025]进一步地，光学设备中，引出部优选是具有形成为随着远离热源而变粗的连接部。
[0026]进一步地，光学设备中，优选是还具有电压施加单元，其用于对引出部施加脉宽调制式的电压。
[0027]光学设备中，通过由金属材料构成的微凸块结构将光学元件接合到基板上。由此，即使在以形成光波导的面与基板面对面的状态(朝下)接合光学元件和基板的情况下，也可通过微凸块结构确保在光学元件形成的光波导和基板之间的缝隙，因此没有必要在基板侧设置槽，可使基板的制造工序简化。
[0028]光学设备中，通过具有位于隔着光波导的位置的微凸块结构的接合部，接合光学元件和基板。因此，通过微凸块内部的缝隙，可确保光波导周围的空气层的流通路径，因此抑制由于热源的加热导致空气层的压力变化，可防止对光学元件施加压力。由此，防止由于空气层的压力变化导致的光学元件的变形的产生，可消除波长转换特性的劣化或由于光学元件的校准偏差导致的输出下降等的问题。
[0029]光学设备中，由于微凸块结构是形成多个极其薄而窄的平面的缝隙的结构，因此即使空气在该缝隙流通，尘埃或异物等的垃圾也不能通过微凸块，从而能防止在光波导周围附着垃圾。由此，可提供防止由于垃圾附着等影响造成的光学元件的特性变动，而具有长时间稳定的特性的、优异的可靠性的光学设备。
[0030]光学设备在通过ITO膜或者InTiO膜构成进行光学元件的温度调整的热源的情况下，由于ITO膜或者InTiO膜是透明的，即使贴近光学元件的光波导配置，也不能对光波导的特性造成不好的影响，而可高效率且高精度地修正光学元件的温度特性。
[0031]光学设备为了对于沿着光波导的长度方向形成为带状的热源施加电压，可具有以规定的间隔至少设置3个引出部。该情况下，热源被分割为规定的电阻R的区域，并在各电阻R的两端连接引出部，由施加在各端子引出部的电压，控制由流经被分割的热源的各电阻R的电流产生的焦耳热，从而能够通过热源进行波导的一部分的温度控制。
[0032]光学设备中，可构成为通过将流向热源的电流作为脉宽调制控制，将相位偏移了的的矩形波施加在各控制电压端子。该情况下，与模拟(峰值)控制相比，通过使用简单的数字电路进行数字控制，可容易地实现精密的温度控制。
【专利附图】

【附图说明】
[0033]图1是表示光学设备I的整体构成的概略图。
[0034]图2是图1所示的光学设备I的AA'剖面图。
[0035]图3是图1所示的光学设备I的俯视图。
[0036]图4(a)是说明通过微凸块接合硅基板10和波长转换元件20的示意性的立体图。
[0037]图4(b)是说明通过微凸块接合硅基板10和波长转换元件20的示意性的侧视图。
[0038]图5是用于说明利用微凸块进行高度方向的校准调整的图。
[0039]图6是用于对光波导附近的空气流通进行说明的光学设备I的示意性的放大俯视图。
[0040]图7 Ca)是表示具有锯齿形的排列的微凸块30a、30b的实例的图。
[0041]图7 (b)是表不具有随机状的排列的微凸块30a、30b的实例的图。
[0042]图8是其他的光学设备100的剖面图。
[0043]图9是放大光学设备100的波长转换元件20的一部分的俯视图。
[0044]图10是又一其他的光学设备110的剖面图。
[0045]图11是示意性地表示图10示出的光学设备110的硅基板10和波长转换元件20的俯视图。
[0046]图12是表不又一其他的光学设备200的整体构成的概略图。
[0047]图13是光学设备200的俯视图。
[0048]图14是图13的D-D’剖面图。
[0049]图15是波长转换元件201的俯视图。
[0050]图16是热源和引出部的连接部的放大图。[0051]图17是硅基板207的俯视图。
[0052]图18 (a)是说明通过微凸块330接合硅基板207和波长转换元件201的立体图。
[0053]图18 (b)是说明通过微凸块330接合硅基板207和波长转换元件201的侧视图。
[0054]图19是表示光学设备209的一部分的结构的说明图。
[0055]图20是表示对各端子Ta、Tb施加电压的实例的说明图。
[0056]图21 Ca)是表示施加在端子Ta的电压和施加在端子Tb的电压没有相位差的情况下的控制例的图。
[0057]图21 (b)是表示施加在端子Ta的电压和施加在端子Tb的电压有相位差的情况(O的图。
[0058]图21 (C)是表示施加在端子Ta的电压和施加在端子Tb的电压有相位差的情况
(2)的图。
[0059]图22是又一其他的光学设备300上的波长转换元件301的俯视图。
[0060]图23是图22示出的波长转换元件301的剖面图。
[0061]图24是表示图23示出的波长转换元件301的变形例的图。
[0062]图25 Ca)是用于说明热源施加电压的检测方式的图。
[0063]图25 (b)是用于说明热源施加电压的其他的检测方式的图。
[0064]图26 (a)是表示对于波长转换元件的环境温度(T)的高次谐波输出(HFO)的变化的一个实例的图表。
[0065]图26 (b)是表示专利文献I揭示的短波长激光光源的图。
【具体实施方式】
[0066]参照以下附图，以搭载将入射光转换为二次谐波的波长转换元件的光学设备作为实例对光学设备进行说明。然而，请注意本发明的技术范围不限于附图及以下记载的实施方式。
[0067]图1是表示光学设备I的整体结构的概略图。
[0068]如图1所示，光学设备I包括:板状的硅基板10，作为接合在硅基板10上的光学元件的波长转换元件20，接合在硅基板10上、出射激光的半导体激光器3，以及接合在硅基板10上、固定光纤5的辅助基板4等。光学设备I搭载作为光学元件的脊型波长转换元件，并且作为温度特性修正单元对波长转换元件进行温度调整的热源由覆盖波长转换元件的下表面的整体的ITO膜构成。
[0069]半导体激光器3若通过来自硅基板10的未图示的单元受到驱动电压的供给，将出射红外光的基波(未图示)。波长转换元件20从光波导22 (用虚线示出)的入射口 22a接收来自半导体激光器3的红外光，在光波导22的内部转换为高次谐波，从光波导22的出射口22b出射绿色或蓝色的激光LI，并向光纤5出射。向光纤5入射的激光LI通过光纤5被传送至未图示的外部的光学系统。
[0070]例如，作为一个实例，半导体激光器3激发波长1064nm的红外光，波长转换元件20将其转换成波长532nm的绿色激光。作为其他的实例，半导体激光器3激发860nm的红外光，波长转换元件20将其转换成波长430nm的蓝色激光。上述的实例中，光学设备I可利用将激光作为光源的小型投影仪等的光源装置。另外，图1示出的光学设备I的外观图对于后叙的其他的光学设备100以及110也正合适。
[0071]图2是图1所示的光学设备I的AA'剖面图。
[0072]光学设备I的波长转换元件20是主要成分为铌酸锂(LiNb03)的SHG晶体的脊型结构的波长转换元件。在波长转换元件20的下部，沿波长转换元件20的长度方向形成两个凹部21a、21b，在该凹部21a、21b之间的凸部21c形成光波导22。在波长转换元件20的下部的大致中心位置，沿长度方向，与硅基板10面对面的面上形成光波导22。
[0073]如前所述，光波导22具有接收来自半导体激光器3 (参照图1)的基波并转换为高次谐波出射的功能。波长转换元件20的下表面的整体由薄的氧化铟膜25 (以下，略称为ITO膜25)覆盖。ITO膜25配设在包括凹部21a、21b和凸部21c的表面的下表面整体的与硅基板10面对面的面上。ITO膜25作为波长转换元件20的温度特性修正单元，具有作为加热光波导22的热源的功能。
[0074]位于波长转换元件20的下表面的附图上的左右的平面部20a、20b上，形成有Au膜23a、23b。Au膜23a、23b在形成于平面部20a、20b的ITO膜25的表面层压而形成。
[0075]在与硅基板10的上表面的波长转换元件20的平面部20a、20b相对且隔着光波导22的位置上，分别形成有作为第一以及第二的接合部、具有优异的导电性和热传导性、由具有规定的厚度的Au构成的微凸块30a、30b。
[0076]通过对硅基板10上的微凸块30a、30b与波长转换元件20的下表面的Au膜23a、23b进行对位并施压，对硅基板10和波长转换元件20进行常温激活接合。波长转换元件20以光波导22与硅基板10面对面的状态(朝下)，且以光波导22贴近硅基板10的状态，搭载在硅基板10上。由于微凸块30a、30b由具有优异导电性和热传导性的Au构成，通过微凸块30a、30b，在机械方面、电方面、热方面可靠地结合波长转换元件20和硅基板10。
[0077]在波长转换元件20和硅基板10之间存在由空气层构成的缝隙26。通过缝隙26，位于波长转换元件20的下部的光波导22不会与硅基板10接触。又，通过缝隙26，以空气层覆盖光波导22周围的左右以及下表面这三个面。由于存在缝隙26，光波导22的周围的左右以及下表面这三个面为空气层，利用该空气层和光波导22的折射率差可将光限制在光波导22中。
[0078]光波导22的左右以及下表面这三个面被ITO膜25覆盖，但由于ITO膜25薄而透明，ITO膜25几乎不会影响光波导22的特性。
[0079]在波长转换元件20和硅基板10之间可形成缝隙26的理由是因为波长转换元件20和硅基板10通过具有规定厚度的微凸块30a、30b接合。S卩，波长转换元件20相对于硅基板10隔开微凸块30a、30b的厚度量的距离而接合。具有规定厚度的微凸块30a、30b在机械方面，电方面，热方面结合波长转换元件20和硅基板10，且还具有确保用于在光波导22的周围形成空气层的缝隙26的功能。
[0080]通过由硅基板10未图示的单元，经由微凸块30a、30b向ITO膜25供给规定的电流时，ITO膜25由于具有规定的电阻而发热。因此，可对以ITO膜25覆盖的光波导22进行高效率地加热。ITO膜25由于是覆盖波长转换元件20的下表面的整体的整面图案，可均匀地加热光波导22的整体，即使环境温度变化，也能使来自波长转换元件20的激光的输出稳定。
[0081]光波导22可贴近ITO膜25的理由是由于ITO膜25是透明的。S卩，在半导体激光器3与波长转换元件20进行调心时等，即使激光射中作为热源的ITO膜25，也不会由于激光使ITO膜25加热并燃烧。因此，可与光波导22相接构成作为热源的ITO膜25，可高效地加热光波导22并进行温度调整。
[0082]如图2所示，光学设备I中，采用隔着波长转换元件20的光波导22、左右对等地形成微凸块30a、30b，不在光波导22的正下方或附近配置微凸块的结构。对此，有以下示出的
三个理由。
[0083]第一个理由:波长转换元件20的光波导22利用与周围的区域(空气层)的折射率差将光限制在内部。然而，若微凸块等金属与光波导22直接接触，则光波导22与周围的折射率差发生变化而不能按设计限制光，光波导22的性能下降。
[0084]第二个理由:通过Au的微凸块对硅基板10和波长转换元件20进行常温激活接合的情况下，需要向硅基板10和波长转换元件20施加大的压力(作为一个实例5?IOkgf/mm2)。然而,若光波导22的正下方有微凸块,则施压时通过微凸块向光波导22施加压力，光波导22的晶体变形，光波导22的波长转换效率下降。
[0085]第三个理由:从半导体激光器3出射的红外光中，不与光波导22结合的光射中光波导22的正下方或附近的微凸块的话，微凸块产生热量。该热量若传导至光波导22，对光波导22的温度分布造成影响，成为波长转换元件20的转换效率下降的原因。这样，若在波长转换元件20的光波导22的正下方或附近形成金属的微凸块，由于多个关键原因对光波导22造成不好的影响，波长转换元件20的性能下降。
[0086]光学设备I中，根据上述的3个理由，不在光波导22的正下方或附近配置微凸块，在光波导22的正下方以外的区域形成微凸块30a、30b。因此，光学设备I中，由于微凸块不直接接触光波导22，因此，光波导22与周围的折射率差不会变化，可按设计限制光，因此不会出现光波导22的性能下降。
[0087]又，即使为了对硅基板10和波长转换元件20进行常温激活接合，而施加大的压力，由于在光波导22的正下方没有微凸块，对光波导22不施加压力，因此不会出现波长转换效率下降的危险。进一步地，微凸块不形成于光波导22的正下方或附近而远离光波导
22。因此，从半导体激光器3出射的红外光中，即使有不与光波导22结合的激光，激光也不会射中微凸块，不会对波长转换元件20产生不好的影响。
[0088]图3是表示图1示出的光学设备I的俯视图。
[0089]图3中，为使结构易懂，透过波长转换元件20表示。波长转换元件20的大致中心的长度方向上，配置有细长的光波导22，隔着该光波导22，第一的接合部即微凸块30a和第二的接合部即微凸块30b在波长转换元件20的长度方向上并列配设。该微凸块30a、30b，作为一个实例各凸块的直径是4 μ m、高度是2.5 μ m左右，以10 μ m或者25 μ m间隔形成，配置在光波导22的左右对称的位置上。另外，凸块的直径优选是2?10 μ m，凸块的高度优选是I?5 μ m，凸块的间距优选是5?30 μ m。
[0090]如图所示，由于通过该结构，波长转换元件20与硅基板10接触的面的大部分通过两个接合部即微凸块30a、30b接合，可可靠地结合波长转换元件20和硅基板10。
[0091]如图所示，由微凸块结构形成的光波导22的周围的左右以及下表面的缝隙26，形成为覆盖光波导22的长度方向的全部区域(光波导22的下表面的缝隙26参照图1)。由此，通过光波导22与由缝隙26产生的空气层的折射率差，可在光波导22的长度方向的全部区域内限制光，接收来自半导体激光器3的红外光，在光波导22的内部进行波长转换，并从出射口 22b向光纤5出射激光LI。
[0092]图4是用于说明微凸块接合方法的图。图4 (a)是说明由微凸块接合硅基板10和波长转换元件20的示意性地立体图。图4 (b)是说明由微凸块接合硅基板10和波长转换元件20的示意性地侧视图。
[0093]如图4 (a)和图4 (b)所示，在硅基板10的上表面上，在Au膜上形成有多个由Au构成的圆柱状的微凸块30。另一方面，波长转换元件20的下表面、即、与硅基板10接合的面上，形成有Au膜23。接下来，对微凸块30的表面以及Au膜23的表面进行激发处理。接下来，若在娃基板10上承载波长转换兀件20并加压,则微凸块30 —边根据载荷在厚度方向有微小的变形，一边常温下接合硅基板10和波长转换元件20 (常温激发接合)。另外，常温激发接合是由于Au处于激发态。
[0094]由Au的微凸块进行的接合由于没有必要加热，可使制造工序简略化。又，不必担心由于加热使硅基板10和波长转换元件20产生位置偏差，可高精度地保持硅基板10和波长转换元件20的位置关系并使之接合。进一步地，由于Au的微凸块30具有320W/ Cm -K)左右的热传导率，非常容易传导热，因此可高效率地向硅基板10传导来自波长转换元件20的热。因此，硅基板10可实现作为波长转换元件20的散热器的功能。
[0095]由于微凸块30的各凸块保持规定的间隔地形成，因此在每个凸块之间，形成具有空气层的缝隙26m。微凸块30的内部的缝隙26m如后述承担重要的作用。又，通过微凸块结构确保在形成于波长转换元件20的光波导22与硅基板10之间的缝隙26 (参照图2)，因此在硅基板10侧设置用于确保缝隙的槽的加工是没有必要的，可使硅基板10的制造工序简略化。
[0096]图5是用于说明利用微凸块进行高度方向的校准调整的图。图5为从侧面观察图1表示的光学设备I的示意性地侧视图。
[0097]在硅基板10的上表面，形成有用于接合波长转换元件20的微凸块30，形成有用于接合半导体激光器3的微凸块33，形成有用于接合辅助基板4的微凸块34。另外，微凸块30,33以及34也具有相同的形态。
[0098]若对搭载部件的安装例进行说明，首先，在硅基板10的表面形成微凸块30、33、34。接下来，通过未图示的单元，一边进行半导体激光器3的平面方向的定位，一边对半导体激光器3施加规定的载荷Kl，微凸块33根据载荷Kl各凸块的厚度变形，接合半导体激光器3和硅基板10。
[0099]接下来，驱动接合的半导体激光器3出射红外光(未图示)，一边以该状态进行波长转换元件20的平面方向的定位，一边向波长转换元件20慢慢施加规定的负荷K2，边使微凸块30的厚度变形边接合硅基板10。此时，向波长转换元件20的光波导22入射来自半导体激光器3的红外光，并用未图示的检测器检测来自光波导22的出射光，施加载荷直到出射光变为最大的位置，由此来进行半导体激光器3和波长转换元件20之间的调心。
[0100]相同地，在驱动半导体激光器3的状态下，一边对安装了光纤5的辅助基板4进行平面方向的定位，一边在辅助基板4上慢慢施加规定的负荷K3，边使微凸块34的厚度变形边接合硅基板10。此时，来自波长转换元件20的出射光向固定在辅助基板4上的光纤5入射，并由未图示的检测器检测来自光纤5的出射光，施加载荷直到出射光变为最大的位置，从而进行对波长转换元件20和光纤5之间的调心。
[0101]这样，分别对搭载在硅基板10的半导体激光器3、波长转换元件20、固定在辅助基板4上的光纤5进行调心，可实现高精度地光结合的光学设备。应用激光的光学设备中，组件间的调心是极其重要的。光学设备I中，由于通过调整接合搭载部件时的载荷而改变微凸块的厚度，可高精度地进行搭载部件的高度方向的校准调整，可容易地实现组件之间的闻精度的调心。
[0102]可是，安装搭载部件后，不知为何，若对波长转换元件20等施加压力，则产生校准偏差，具有出现组件之间的光结合的偏差的可能性。然而，光学设备I中，由于能防止对波长转换元件20等施加压力，具有高可靠性。
[0103]图6是用于对光波导附近的空气流通进行说明的光学装置I的示意性的放大俯视图。另外，图6中，为使结构容易理解而透过波长转换元件20表示，并省略波长转换元件20以外的部件。
[0104]图6中，在波长转换元件20的大致中心位置配设光波导22，在光波导22的附图上的左右形成有微凸块30a、30b，波长转换元件20通过微凸块30a、30b与硅基板10接合。微凸块30a、30b的各凸块采用纵横呈格子状的排列。另外，为使排列容易理解，减少记载图6示出的微凸块30a、30b的各凸块的数量，实际上由更多个凸块构成。
[0105]在光波导22的周围形成有缝隙26，缝隙26中存在空气层27。在微凸块30a、30b上通过凸块的排列形成多个非常薄的平面的缝隙26m，该微凸块30a、30b的内部的缝隙26m也存在空气层27。另外，如前所述，在波长转换元件20的下表面整体形成有ITO膜25，图6中省略。
[0106]如果通过微凸块30a、30b向作为热源发挥作用的ITO膜25 (参照图2)通电，则ITO膜25发热，加热光波导22及其周围部，通过加热光波导22的周围部存在的空气层27膨胀。由于空气层27的膨胀，空气层27的压力要上升。然而，如箭头BI所示，空气层27向左右方向通过微凸块30a、30b的内部的多个缝隙26m，向波长转换元件20的外部扩散，空气层27的压力大致保持一定。
[0107]若由ITO膜25加热到达规定的温度，则以未图示的控制单元停止向ITO膜25供给电流。此时，被加热了的光波导22及其周围部的热量，通过微凸块30a、30b，向作为散热器发挥作用的硅基板10传导，光波导22及其周围部的温度在相对较短的时间内下降。
[0108]若光波导22及其周围部的温度下降，则由于加热膨胀了的空气层27收缩，因此空气层27的压力要下降。然而，空气从微凸块30a、30b的多个缝隙26m，向箭头BI的相反方向从外部流入，因此空气层27的压力大致保持一定。
[0109]这样，通过光波导22及其周围部的温度变化，即使空气层27反复膨胀和收缩，由于在空气层27存在由微凸块30a、30b的缝隙26m产生的流通途径(箭头BI)，空气层27的压力大致保持一定。因此，能防止对波长转换元件20施加压力。该结果，防止由空气层27的压力变化导致的波长转换元件20的变形的产生，消除波长转换特性的变动或由波长转换元件20的校准偏差导致的出射光的变动等的问题，可实现具有优异可靠性的光学设备。
[0110]由ITO膜25进行的加热停止后，空气层27收缩，在箭头B的相反方向产生空气流动的情况下，若在波长转换元件20的外侧存在灰尘或异物等的垃圾，则具有随着空气的流动垃圾侵入光波导22的附近的间隙26的危险。若缝隙26侵入垃圾等，则在光波导22的周围附着垃圾，周围部的折射率变化，成为波长转换元件20的波长转换特性恶化的原因。
[0111]如前所述，微凸块30a、30b由于以非常薄的厚度及窄的间隔的凸块构成，即使平面地形成有多个微凸块内部的缝隙26m，其高度也是薄的，宽度也是窄的。因此，不能侵入由于微凸块30a、30b的缝隙26m而产生问题那样大小的垃圾。由此，可提供防止由于光波导22周围的垃圾附着等的影响造成的波长转换元件的特性变动、具有长时间稳定的特性的优异可靠性的光学设备。
[0112]光学设备I中，为保持规定的温度，边测定温度边进行对流向作为热源的ITO膜25的电流进行ON、OFF的温度控制。由于流向ITO膜25的电流的0N，光波导22及其周围部被加热，又，由于电流的0FF，光波导22及其周围部通过作为散热器的硅基板10的作用被冷却。其结果，由于光波导22及其周围部的温度保持在适当的温度范围内，可实现高输出且输出稳定的激光的光学设备。
[0113]如图6所示的微凸块30a、30b的排列是凸块呈纵横格子状排行，但凸块的排列并不限定于此。
[0114]图7是用于对由微凸块的其他的排列造成的空气流通进行说明的图。图7 (a)是表示具有锯齿形的排列的微凸块30a、30b的实例的图。图7 (b)是表示具有随机状的排列的微凸块30a、30b的实例的图。
[0115]图7 (a)中，光波导22周围的缝隙26的空气层27通过使向ITO膜25的电流0N、OFF而反复膨胀和收缩，但如箭头B2所示的那样，空气层27通过锯齿形排列的微凸块30a、30b的多个缝隙26m。因此，通过空气层27反复向外部的扩散以及从外部的吸收，使缝隙26的空气层27的压力大致保持一定。另外，吸收的情况下的空气的流动与箭头B2的方向相反。
[0116]图7(b)中，光波导22周围的缝隙26的空气层27，通过使向ITO膜25的电流0N、OFF而反复膨胀和收缩，但空气层27在随机状排列的微凸块30a、30b的多个缝隙26m如箭头B3所示通过。因此，空气层27反复向外部的扩散以及从外部的吸收，从而缝隙26的空气层27的压力大致保持一定。另外，吸收的情况下的空气的流动与箭头B3的方向相反。
[0117]微凸块30a、30b的排列中，微凸块具有规定的厚度以及规定范围的间隔，无论是格子状、锯齿状，还是随机状，凸块的缝隙26m成为空气层27的流通路径，可防止对光波导22施加压力。又，通过微凸块具有格子状、锯齿状、随机状等的排列，从而凸块间的缝隙是极窄且薄，因此能防止来自外部的垃圾等的侵入。
[0118]如上所述，光学设备I中，由覆盖波长转换元件20的下表面的整体的ITO膜25构成进行波长转换元件20的温度调整的热源，作为热源的ITO膜25与形成于波长转换元件20的光波导22贴近配置。因此，光学设备I可进行高效率且高精度的温度调整(温度管理)。又，光学设备I中，由于为接合采用微凸块的结构，因此不需要硅基板10侧的槽，对于防止由压力变化导致的波长转换元件20产生变形，或防止对光波导22侵入垃圾，具有优异的可靠性。
[0119]另外，代替ITO膜25，也可以使用InTiO膜。在此，InTiO膜为在氧化铟中添加了Ti的膜。特别地，对比1.2μπι更靠近长波长侧的近红外光、例如1.26 μ m的近红外光进行波长转换，转换为可见光0.63 μ m的SHG型的波长转换元件，虽然也可适用ITO膜，但优选是InTiO膜。由于InTiO膜具有与ITO膜相同程度的导电性，而在长波长区域内比ITO膜具有进一步高的透过率，且低的吸收率。
[0120]图8是其他的光学设备100的剖面图。光学设备100的整体构成的概略与图1示出的光学设备I相同，在与图1所示的AA'相同的位置上的光学设备100的剖面图在图8示出。另外，光学设备100中，与光学设备I相同的要素赋予相同的号码而省略一部分重复说明。
[0121]图8中，波长转换元件20与光学设备I的情况相同，为主成分是LiNb03的SHG晶体的脊型结构的波长转换元件。在波长转换元件20的下部沿波长转换元件20的长度方向形成有两个凹部21a、21b，在该凹部21a、21b之间的凸部21c形成有光波导22。光学设备100作为光学元件搭载脊型波长转换元件，进行该波长转换元件的温度调整的热源在除波长转换元件的光波导的周围之外的波长转换元件的下表面上由Au膜形成。
[0122]隔着波长转换元件20的下表面的光波导22的面，S卩，在平面部20a、20b以及凹部21a、21b的一部分的区域，形成有薄的Au膜40、41。Au膜40、41的一部分沿着光波导22形成，作为加热光波导22的热源发挥作用，Au膜40、41的详细的图案形状在后面叙述。另外，Au膜40、41不形成于光波导22的附近，而是被保持规定的距离配置。
[0123]在硅基板10的上表面的与波长转换元件20的平面部20a、20b相对的位置上，与光学设备I相同，分别形成有具有优异的导电性和热传导性的、由具有规定的厚度的Au构成的微凸块30a、30b。通过对硅基板10上的微凸块30a、30b与波长转换元件20的平面部20a、20b的Au膜40、41进行对位并施压，对硅基板10和波长转换元件20进行常温激活接
八
口 ο
[0124]通过微凸块30a、30b，在波长转换元件20和硅基板10之间存在由空气层产生的缝隙26。通过缝隙26，位于波长转换元件20的下部的光波导22不与硅基板10相接，在光波导22的左右以及下表面被空气层覆盖。由于缝隙26存在，光波导22的周围的左右以及下表面的三个面成为空气层，利用光波导22与其周围的空气层的折射率差可将光限制在光波导22中。
[0125]图9是放大光学设备100的波长转换元件20的一部分的俯视图。
[0126]如图9所示，在波长转换元件20的大致中心的长度方向上配设有光波导22，隔着光波导22，在波长转换元件20的下表面上形成有作为热源的Au膜40、41。
[0127]Au膜40、41具有热源部40a、41a。为使热源部40a、41a具有规定的电阻而使其形成为宽度狭窄的线状，隔着光波导22，沿着光波导22的长度方向、与光波导22保持规定的间隔配设热源部40a、41a。热源部40a、41a与以规定的间隔连接的多个导出部40b、41b连接，各导出部40b、41b与电极40c、41c连接。S卩，Au膜40、41由热源部40a、41a、多个导出部40b、41b以及多个的电极40c、41c构成。
[0128]如图9所示，在波长转换元件20的凹部21a、21b形成Au膜40、41的热源部40a、41a，在平面部20a、20b形成电极40c、41c，从凹部21a、21b到平面部20a、20b形成导出部40b、41b。另外，图8是表示沿着图9示出的导出部40b、41b的任一个大致中心的剖面的剖面图。
[0129]在与各个电极40c、41c相对的硅基板10上形成有微凸块30a、30b(参照图8)。与关于光学设备I说明相同，若对波长转换兀件20和娃基板10加压,波长转换兀件20和娃基板10在常温激活接合后，机械方面、电方面、热方面的结合。常温激发接合后，通过微凸块30a、30b从硅基板10向多个电极40c、41c供给规定的电压，电流在热源部40a、41a流动并发热，可加热光波导22及其周围并进行温度调整。
[0130]作为一个实例，在图9示出的两个电极40c之间施加电压Vl，其他的电极40c间施加不同的电压V2。在此，将施加电压Vl的热源部40a的电阻作为R1，施加电压V2的热源部40a的电阻作为R2。
[0131]即使电阻Rl和R2相等，若施加电压Vl和V2不同，则在各个电极40c间的热源部40a上流通对应于电压的不同的电流，产生对应于该电流和电极40c间的热源40a的电阻的热量。即，通过在热源部40a以规定的间隔设置多个电极40c，在各电极间施加不同电压，可实现对光波导22分割为规定的块进行温度调整。
[0132]例如，对于靠近光学设备的端部的光波导22的块，由于易受到外部空气的影响，将其温度调整的较高，将光学设备的中心附近的光波导22的块的温度调整的较低等，可进行对应于外部环境的微小的温度控制。另外，上述中，关于光波导22的附图上左侧的热源部40a有所叙述，关于附图上右侧的热源部4la，也同样地在各电极41c间施加不同电压，可对每块进行温度调整。优选是左右热源部40a、41a两者同时进行该温度调整，也可以根据需要左右分别进行温度调整。
[0133]光学设备100中，以对于一个热源部设有多个电极，可对每块进行温度调整的结构作为实例，但并不限定于该构成，例如，也可以通过仅在热源部的两端设置电极并施加规定的电压，总括热源部的整体进行温度调整的简易控制。
[0134]如上所述，光学设备100中具有如下优点:由Au膜40、41构成加热光波导22的热源，因此没有必要为与硅基板10侧的微凸块30a、30b接合而在波长转换元件20的下表面另外设置Au膜。因此，相比于在ITO膜的表面形成Au膜的光学设备1，波长转换元件20的制造工序可更简略化。又，由于沿光波导22的长度方向形成Au膜40、41的热源部40a、41a，也具有将来自热源部40a、41a的热高效率地传导到光波导22及其周围部的优点。
[0135]光学设备100中，与光学设备I相同具有如下优点:通过采用微凸块结构在波长转换元件20和硅基板10之间形成缝隙26 (参照图8)，因此没有必要在硅基板10上设置槽等。又，光学设备100中，和光学设备I相同，还具有确保光波导22的周围的空气层的流通路径，防止对光波导22施加压力的优点。进一步地，光学设备100中，和光学设备I相同，由于微凸块是形成多个极薄而窄的缝隙的结构，还具有防止垃圾等的进入并可防止在光波导22的周围附着垃圾的优点。
[0136]光学设备100中，代替作为热源发挥作用的Au膜40、41，也可以利用在光学设备I中使用的ITO膜。该情况下，和光学设备I相同，也可以在形成有ITO膜的波长转换元件20的平面部20a、20b的表面上形成Au膜23a、23b，与硅基板10侧的微凸块30a、30b接合。
[0137]图10是又一其他的光学设备110的剖面图。光学设备110的整体构成的概略与图1示出的光学设备I相同，在与图1所示的AA'相同的位置上的光学设备110的剖面图在图10不出。另外,光学设备110中，与光学设备I相同的要素赋予相同的号码而省略一部分重复说明。
[0138]图10中，波长转换元件20与光学设备I的情况相同，为主成分是LiNb03的SHG晶体的脊型结构的波长转换元件。波长转换元件20的下部沿波长转换元件20的长度方向形成两个凹部21a、21b，在该凹部21a、21b之间的凸部21c形成光波导22。由于在两个凹部21a、21b之间的凸部21c形成光波导22，光波导22的周围的三个面成为空气层，利用光波导22与其周围的空气层的折射率差可将光限制在光波导22中。在波长转换元件20的下部的凹部21a、21b之外的两个平面部20a、20b上形成Au膜23a、23b。光学设备110作为光学元件搭载脊型波长转换元件，在与波长转换元件接合的硅基板侧搭载进行波长转换元件的温度调整的热源。
[0139]在硅基板10的上表面的与波长转换元件20的平面部20a、20b相对的位置上，与光学设备I相同，分别形成具有优异的导电性和热传导性的、由具有规定的厚度的Au构成的微凸块30a、30b。由此，对硅基板10上的微凸块30a、30b和波长转换元件20的下表面的Au膜23a、23b进行常温激活接合，接合硅基板10和波长转换元件20。
[0140]在位于微凸块30a、30b的各自正下方的硅基板10的表面附近形成有波长转换元件20的温度调整单元即热源50a、50b。贴近热源50a、50b的上方，分别形成有微凸块30a、30b。因此，以隔着波长转换元件20的光波导22的方式配置热源50a、50b和微凸块30a、30bο不在光波导22的正下方形成热源50a、50b和微凸块30a、30b,而是在远离光波导22的正下方的区域形成。
[0141]如图10所示，通过对热源50a、50b通电产生的热量，通过具有优异热传导性的微凸块30a、30b，以用箭头Cl示出路径向波长转换元件20的光波导22附近传递。因此，通过对热源50a、50b通电产生热量能高效地加热光波导22并进行温度调整。另外，关于微凸块30a、30b和热源50a、50b的详情在后面叙述。
[0142]图11是示意性地表示图10示出的光学设备110的硅基板10和波长转换元件20的俯视图。
[0143]图11中，省略半导体激光器3、辅助基板4、以及微凸块30a、30b等，并作为透视图记述，以使硅基板10和波长转换元件20的位置关系明确。图11中，光波导22形成于自波长转换元件20的长度方向的一方的端部到另一方的端部，附图中从上侧的光波导22的端部的出射口 22b出射高次谐波的激光LI。
[0144]2列热源50a、50b以在光波导22的附近隔着着光波导22的方式沿着光波导22的左右两侧形成。通过热源50a、50b可均匀地加热光波导22的整体并进行温度调整。又，热源50a、50b通过布线图50c、50d并联，与硅基板10上的电极50 e、50f连接。通过从外部向电极50 e、50f施加电压供给规定的电流，可加热热源50a、50b，对波长转换元件20的光波导22进行温度调整。
[0145]光学设备110中，隔着光波导22并在硅基板10侧设有2列热源50a、50b，在贴近热源50a、50b的上方配置Au的微凸块30a、30b。因此，硅基板10的热源50a、50b产生的热量能通过微凸块30a、30b高效率地向光波导22传导，可进行波长转换元件20的温度调整。
[0146]光学设备110中，如图10所示，采用的结构为波长转换元件20的平面部20a、20b的正下方形成微凸块30a、30b和热源50a、50b,光波导22的正下方不配置微凸块和热源。由于其理由与在光学设备I说明的光波导22的正下方不配置微凸块的理由相同，省略此处的说明。
[0147]另外，在硅基板10内置有驱动热源50a、50b的热源驱动电路的情况下，不需要与外部连接的电极50 e、50f，则热源50a、50b的两端与内置的热源驱动电路连接。硅基板10不仅可内置热源驱动电路，也可内置驱动半导体激光器3 (参照图2)的电路或其他的各种各样的电路。
[0148]如上所述，由于光学设备110中，用于对波长转换元件20进行温度调整的热源形成于硅基板10的表面附近，波长转换元件20侧没有形成热源的必要，可简化波长转换元件20的制造工序。又，由于在娃基板10形成的热源50a、50b可在制造娃基板10的半导体工序中形成，没有必要追加用于热源的新的制造工序，可高效地制造光学设备。
[0149]光学设备110中，与光学设备I相同，具有通过采用微凸块结构，在波长转换元件20和硅基板10之间形成缝隙26(参照图10)，从而没有必要在硅基板10设置槽等的优点。又，光学设备Iio中，和光学设备I相同，还具有确保光波导22的周围的空气层的流通路径，防止对光波导22施加压力的优点。进一步地，光学设备110中，和光学设备I相同，由于微凸块是形成多个极薄而窄的隙缝的结构，还具有防止垃圾等的进入并可防止在光波导22的周围附着垃圾的优点。
[0150]上述的光学设备1、100以及110中，将脊型结构的波长转换元件作为实例表示，但波长转换元件并不限定于脊型，例如，也可以使用质子交换法制造的波长转换元件或的埋入型的波长转换元件。又，光学元件并不限定于波长转换元件，也可以是具有其他的功能的光学元件。另外，对波长转换元件20进行温度调整的热源也可以在波长转换元件侧和硅基板侧都进行设置。
[0151]上述的光学设备1、100以及110，作为蓝色、绿色等的短波长激光光源，可在激光投影仪、利用激光的照明装置、光镊等的各种各样的领域广泛应用。
[0152]图12是表不又一其他的光学设备200的整体构成的概略图。如图12所不,光学设备200由板状的硅基板207、作为接合在硅基板207上的光学元件的波长转换元件201以及出射激光的半导体激光器203等构成。
[0153]光学设备200由包装件的金属构件204支承。在此为了方便，以板状的金属构件204表示。金属构件204固定安装硅基板207，在机械方面保护整个光学设备200，并还具有作为光学设备200的放热单元的功能。
[0154]半导体激光器203通过来自硅基板207的未图示的单元受到驱动电流的供给时，将出射红外光的基波(未图示)。波长转换元件201，从波导201a (用虚线示出)接收来自半导体激光器203的红外光，在波导201a的内部转换为高次谐波，从波导22的出射口 Ib出射绿色或蓝色的激光LI。
[0155]例如，作为一个实例，半导体激光器203激发1064nm的红外光，波长转换元件201将其转换成波长532nm的绿色激光。作为其他的实例，半导体激光器203激发波长860nm的红外光，波长转换元件201将其转换成波长430nm的蓝色激光。上述的实例中，图12示出的光学设备200可利用于将激光作为光源的小型投影仪等的光源装置。
[0156]图13是光学设备200的俯视图，图14是图13的D-D’剖面图。图13以及图14中省略金属构件204。图15是波长转换元件201的俯视图，与图13的光学设备200的俯视图对应。图16是热源和引出部的连接部的放大图。图17是硅基板207的俯视图。图17与图13的光学设备200的俯视图对应。
[0157]例如，波长转换元件201的主成分是LiNb03的SHG晶体的质子交换型的波长转换元件。如图13?图15所示,在波长转换元件201的下部的大致中央,通过质子交换法形成有波导201a。沿着波导201a的长度方向上隔着Si02膜等形成有带状的热源202。[0158]形成热源202的透明导电膜由氧化铟(ITO)膜构成。热源202由对于在光波导201a导波的光是透明的导电膜形成，从而即使激光等的强光在光波导201a导波，照射热源202的情况下,也能抑制由于光被吸收造成的热源202的损伤。
[0159]另外，作为形成热源202的透明导电膜，代替ΙΤ0，也可以使用InTiO。在此，InTiO膜为向氧化铟中添加了 Ti的膜。特别地，用于将比1.2 μ m长的长波长侧的近红外光，例如1.26 μ m进行波长转换，转换为可见光0.63 μ m的SHG型的波长转换元件的情况下，也可适用ITO膜，但优选是使用InTiO膜。这是由于InTiO膜具有与ITO膜相同程度的导电性，而在长波长区域内具有比ITO膜更高的透过率、更低的吸收率。
[0160]相对于带状的热源202、由与热源202相同材料、以规定的间隔形成有用于对热源202施加电压的多个引出部205。热源202由于作为热源发挥作用，为了具有高电阻而较细，引出部205为了具有比热源202低的电阻而较粗。引出部205至少设置三个。
[0161]如图15的F (参照图16)所示，引出部205形成为与热源202的连接部很细，随着远离热源202而变粗。这是为了更多确保热源202的作为热源发挥作用的高电阻的区域。热源202和引出部205能通过氧化铟(ITO)等的透明导电膜形成图案，同时形成。
[0162]波长转换元件201中，对于波导201a，由于没有分割热源202，可同样地形成，因而可抑制由于热源202造成的对波导201a的光学的影响。
[0163]如图14以及图15所示，以与在波长转换元件201形成的引出部205重叠的方式，形成Au膜223。Au膜223是用于与在后面叙述的硅基板207上形成的微凸块230接合的
金属膜。
[0164]如图13、图14以及图17所示，在硅基板207上，在与波长转换元件201上形成的Au膜223对应的位置，形成有电极图案206。电极图案206上形成，用于与波长转换元件201的Au膜223接合的微凸块230。又，电极图案206上，形成用于与外部电连接的端子Ta、Tb。如图13以及图14的E所示，通过波长转换元件201的Au膜223和硅基板207的微凸块230接合，波长转换元件201和硅基板207机械的接合。通过接合，通过微凸块230、Au膜223以及引用部25，变为端子Ta、Tb和热源202导通的状态，可自端子Ta、Tb向热源202施加电压。
[0165]图12?图17示出的光学设备200中，表示对于具有质子交换型的波导的波长转换元件201，设有热源202以及引出部205的实例。然而，对于具有脊型的波导的波长转换元件，也可以设置如图13?图15示出的热源202以及引出部205。
[0166]图18是用于说明微凸块接合的图。图18 (a)是说明硅基板207和波长转换元件201通过微凸块330接合的立体图，图18 (b)是说明硅基板207和波长转换元件201通过微凸块330接合的侧视图。
[0167]如图18 (a)和图18 (b)所示，在硅基板207的上表面上，在Au薄膜上形成多个由Au构成的圆柱状的微凸块330。另一方面，在波长转换元件201的下表面、即、与硅基板207接合的面上，形成有Au薄膜223。此状态下，若在硅基板207上搭载波长转换元件201不加热而施压，激发Au，在常温下接合硅基板207和波长转换元件201(常温激发接合)。例如，微凸块330的直径为5μπι左右，高度为I μ m左右。
[0168]利用Au的微凸块的接合由于没有必要加热，可使制造工序简化。又，不必担心由于加热使硅基板207和波长转换元件201产生位置偏差，可高精度地接合硅基板207和波长转换元件201。
[0169]图19是表示光装置209的一部分的结构的说明图。
[0170]图19表示波长转换元件201的热源202、引出部205以及端子Ta、Tb的电气的等价电路。光装置209具有光学设备200以及对端子Ta、Tb施加电压的电压施加单元208。
[0171]如图19所示，热源202被电阻R的区域分割，在各电阻R的两端连接有引出部205，在各引出部205的端部设有端子Ta、Tb。通过对各端子Ta、Tb施加电压，控制由流经热源202的各电阻R的电流产生的焦耳热，可进行由热源202对波导的部分的温度控制。
[0172]图20是表示向各端子Ta、Tb施加电压的实例的说明图。
[0173]如图20所示，通过对每隔一个位置的端子Tbl?5施加相同的电压Vx，对剩余的端子Tal?4分别施加不同电压Vl?V4,对于由两个电阻R构成区域(AREA) I?4,可分别流动不同的电流Il?14。由此，区域(AREA) I?4中，可进行独立的温度控制。
[0174]图21是表示利用电压施加单元208的热源202的控制例的图。图21 (a)是表示施加在端子Ta的电压和施加在端子Tb的电压没有相位差的情况下的控制例的图。图21
(b)是表示施加在端子Ta的电压和施加在端子Tb的电压有相位差的情况(I)的图。图21
(c)是表示施加在端子Ta的电压和施加在端子Tb的电压有相位差的情况(2)的图。图21示出的控制零是所谓的脉宽调制控制，端子Ta以及端子Tb上施加具有相同的振幅、周期的矩形波的电压。
[0175]如图21 (a)所示，施加于端子Ta的电压和施加于端子Tb的电压没有相位差的情况下(td = 0)，在热源202的电阻R的两端不产生电位差(Vd)，由于电阻R没有电流流动而不产生热量。又，如图21 (b)所示，施加于端子Ta的电压和施加于端子Tb的电压的相位差td在O < td< T/2的情况下，通过在热源202的电阻R上流经与电位差(Vd)对应的电流而产生的热量为P = V2/Rx2td/T。
[0176]进一步，如图21 (C)所示，施加于端子Ta的电压和施加于端子Tb的电压的相位差td为td = T/2的情况下，通过在热源202的电阻R上流经与电位差(Vd)对应的电流而产生的热量为P = V2/R,为最大。
[0177]如图21所示，电压施加单元208的构成为，通过脉宽调制控制方式，以对于公用电极(图20的实例中的Tb)施加的矩形波为基准，对各控制电压端子(图20的例中的Ta)施加相位偏移了的矩形波。该方式下，与模拟(峰值)控制相比，仅使用简单的数字电路，通过例如10位以上的多位的数字控制可容易地实现精密的温度控制。
[0178]对上述光学设备1、100以及110也可适用图12?图21表示的光学设备200以及光装置209所具有的热源的结构以及热源的控制方法。另外，对光学设备中具有电压施加单元的光装置也有称为光学设备的情况。
[0179]图22是又一其他的光学设备300的波长转换元件301的俯视图。图23是图22示出的波长转换元件301的剖面图。图22以及图23中，仅示出位于光学设备300的波长转换元件301的一部分，其他的结构与上述的光学设备200相同。
[0180]如图22以及图23所示，波长转换元件301上设有由Au构成的第一电极310a和第二电极310b。
[0181]从多个第一电极310a侦Ij,向着波导301a,设有同样由Au构成的引出部301a。各引出部301a的顶端上，沿着波导301a平行地设有由Au构成的热源302a。同样地，从多个第二电极30b侧，向着波导301a，设有由Au构成的引出部30Ib。各引出部30Ib的顶端上，沿着波导301a平行地设有由Au构成的热源302b。
[0182]光学设备300的波长转换元件301中，将波导301a设为凸形状的脊型部分。由于上述构成中引出部301a、301b将延伸到脊型部分的两侧部的凹部形成，可将热源302a、302b配置在波导301a附近，从而通过热源302a、302b直接加热波导301a。另外，波导301a也可以在脊型结构部分以外设置。
[0183]光学设备300的波长转换元件301中，以相同材质(例如Au)在波长转换元件301上形成第一电极310a、第二电极310b、引出部301a、301b以及热源302a、302b。第一电极310a、第二电极310b也可以作为如图14所不的金属膜使用，金属膜用于与在娃基板207上形成的微凸块230接合。第一电极310a、第二电极310b、引出部301a、301b以及热源302a、302b由于使用相同的材质(例如Au)，可容易地形成图案。又，由于以与接合的电极(金属膜)相同的材质形成热源，没有必要个别导出热源302a、302b的电极。
[0184]在波长转换元件301上的形成图案时，调整图案的尺寸，可成为适合例如5V等的脉宽调制控制的电阻值。例如，由Au薄膜制成的热源302a、302b为长度L = 1mm、截面积A=2μπιΧ0.5μπι 时，热源电阻为R = P L/A = 23.5Ω ,Au 的电阻比为 P = 2.35 X 10-8 Ω m，L = lX10-3m，A = 2X0.5X10_12m2。由此，作为脉宽调制施加5V时，由于以235mA，则为
1.06W，引出部301a、301b的长度W可以为2mm左右。
[0185]图24是图23示出的波长转换元件301的变形例的图。
[0186]图24中，对于图23示出的波长转换元件301，示出设置极化翻转用的电极305的变形例即波长转换元件301'。如图24所示，波长转换元件301'中，极化翻转用的电极305并没有横跨波长转换元件301，的全宽度设置，而是仅设置在与波导301a的脊型部分对应的部位(规定宽度W1)。极化翻转用的电极305由ITO膜形成。又，波长转换元件301'中，构成波长转换元件301/的第一基板308c和第二基板308d和由粘合层306粘合。通过在波导301a和电极305之间存在粘合层306，可减少ITO膜的极化翻转用的电极305部分的热传导。
[0187]图25 Ca)是用于说明热源施加电压的检测方式的图，图25 (b)是用于说明热源施加电压的其他的检测方式的图。
[0188]使用图22示出的多个第一电极310a、第二电极310b，可进行块的温度控制。该情况下，可通过如图25示出的一般的四端子法准确地检测出电极间的施加电压。以下，以多个第一电极310a作为实例进行说明。
[0189]图25 Ca)表示检测热源302a2 (R2)的施加电压的情况。该情况下，从一对电极310a2以及310a3的相邻的电极3IOal以及310a4供给电流I，检测热源302a2的一对电极310a2以及310a3间的电压V。
[0190]图25 (b)表示检测热源302a3 (R3)的施加电压的情况。该情况下，从一对电极310a3以及310a4的相邻的电极310a2以及310a5供给电流I，检测热源302a3的一对电极310a3以及310a4间的电压V。
[0191]对上述光学设备1、100以及110也可适用图22?图25表示的光学设备300以及光学设备300的变形例所具有的热源的结构以及热源的控制方法。另外，对光学设备中具有电压施加单元的光装置也有称为光学设备的情况。
【权利要求】
1.一种光学设备，其特征在于，具有: 基板； 光学元件，所述光学元件具有在与所述基板面对面的面上形成的光波导； 接合部，所述接合部以位于隔着所述光波导的位置的方式形成在所述基板上； 热源，为了加热所述光波导，所述热源形成在所述光学元件或者所述基板的至少一个上；以及 由金属材料构成的微凸块结构， 通过所述微凸块结构使所述接合部和所述光学元件接合，以使所述光波导和所述基板之间形成缝隙。
2.根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于， 所述微凸块结构相对于所述光波导和所述基板之间形成的所述缝隙，具有可进出空气的缝隙。
3.根据权利要求1或2所述的光学设备，其特征在于， 所述热源形成在所述光学元件的与所述基板相对的面上。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的光学设备,其特征在于， 所述微凸块结构由Au构成，并形成于所述接合部上， 所述光学元件具有用于与所述微凸块结构接合的Au膜。
5.根据权利要求1?4中任一项所述的光学设备,其特征在于， 所述微凸块结构以5?30 μ m的间隔形成高度I?5 μ m、直径2?10 μ m的圆柱状的关起。
6.根据权利要求1?5中任一项所述的光学设备,其特征在于， 所述热源由ITO膜或者InTiO膜构成。
7.根据权利要求1?6中任一项所述的光学设备,其特征在于， 所述热源沿所述光波导的长度方向形成为带状， 为了对所述热源施加电压，所述光学设备还具有在所述热源的长度方向上以规定的间隔设置的引出部。
8.根据权利要求7所述的光学设备，其特征在于， 所述引出部具有形成为随着远离所述热源而变粗的连接部。
9.根据权利要求8所述的光学设备，其特征在于， 还具有电压施加单元，所述电压施加单元用于对所述引出部施加脉宽调制式的电压。
【文档编号】G02B6/122GK103562780SQ201280024954
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年5月22日 优先权日:2011年5月23日
【发明者】井出昌史, 野崎孝明, 依田薰, 阿部洋辅 申请人:西铁城控股株式会社