JP2000056349A - 非線形光学シリカ薄膜の製造方法及び非線形光学シリカ素子 - Google Patents
非線形光学シリカ薄膜の製造方法及び非線形光学シリカ素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄膜内に所望の分極配向構造を備えた非線形
光学シリカ薄膜の提供。 【解決手段】 ＋又は−極性粒子を照射しながらＳｉＯ
2−ＧｅＯ2を主材料とする非線形光学シリカ薄膜２２を
成膜しシリカ薄膜内を分極配向させる。例えば、シリカ
薄膜２２の成膜中に、＋粒子照射状態での薄膜形成、中
性粒子照射又は粒子の非照射状態等の中性状態での薄膜
形成、−粒子照射状態での薄膜形成、中性状態での薄膜
形成を繰り返すことで、シリカ薄膜２２の膜厚方向に分
極配向状態の異なる複数の領域（22-1,22-2,22-3）を形
成する。極性粒子照射により形成中のシリカ薄膜２２中
に電荷分布が生じて膜中の分極配向が自動的に行われ、
電圧印加などの後発的な分極配向処理をせずに、シリカ
薄膜２２の成膜終了とほぼ同時に分極配向処理が終了す
る。また、これにより膜厚方向に周期的な分極配向構造
を形成可能となる。
光学シリカ薄膜の提供。 【解決手段】 ＋又は−極性粒子を照射しながらＳｉＯ
2−ＧｅＯ2を主材料とする非線形光学シリカ薄膜２２を
成膜しシリカ薄膜内を分極配向させる。例えば、シリカ
薄膜２２の成膜中に、＋粒子照射状態での薄膜形成、中
性粒子照射又は粒子の非照射状態等の中性状態での薄膜
形成、−粒子照射状態での薄膜形成、中性状態での薄膜
形成を繰り返すことで、シリカ薄膜２２の膜厚方向に分
極配向状態の異なる複数の領域（22-1,22-2,22-3）を形
成する。極性粒子照射により形成中のシリカ薄膜２２中
に電荷分布が生じて膜中の分極配向が自動的に行われ、
電圧印加などの後発的な分極配向処理をせずに、シリカ
薄膜２２の成膜終了とほぼ同時に分極配向処理が終了す
る。また、これにより膜厚方向に周期的な分極配向構造
を形成可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、非線形光学シリ
カ薄膜、特に、分極配向状態の異なる複数の領域を備え
た非線形光学シリカ薄膜及びそのような薄膜を形成する
ための製造方法に関する。
カ薄膜、特に、分極配向状態の異なる複数の領域を備え
た非線形光学シリカ薄膜及びそのような薄膜を形成する
ための製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】基本波を所定高調波に変換する光波長変
換素子などにおいて、非線形光学効果を有する強誘電体
に周期的な分極反転領域を形成して入射波に対する疑似
位相整合をとって、光変換機能を持たせることが提案さ
れている。強誘電体としては、予め単一方向に分極配向
制御されたＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム）やＬｉＴ
ａＯ3（タンタル酸リチウム）等のバルク結晶を用い、
更に、これらのバルク結晶に選択的に直流電圧を印加し
たり高エネルギー線を照射することで該結晶内に周期的
に分極反転領域を形成することが、従来から提案されて
いる。
換素子などにおいて、非線形光学効果を有する強誘電体
に周期的な分極反転領域を形成して入射波に対する疑似
位相整合をとって、光変換機能を持たせることが提案さ
れている。強誘電体としては、予め単一方向に分極配向
制御されたＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム）やＬｉＴ
ａＯ3（タンタル酸リチウム）等のバルク結晶を用い、
更に、これらのバルク結晶に選択的に直流電圧を印加し
たり高エネルギー線を照射することで該結晶内に周期的
に分極反転領域を形成することが、従来から提案されて
いる。
【０００３】例えば、特開平２−１８８７３５号公報で
は、図８に示すように、単一方向に分極配向させたＬｉ
ＮｂＯ3結晶１の第一主面上に、得ようとする分極反転
周期構造に応じたストライプ状の第１の電極２を形成
し、結晶１の第２主面上にはその全面を覆うような第２
の電極３を形成している。そして、このストライプ状電
極２と第２の電極３との間に所定の直流電圧を印加する
ことで、第１の電極２のパターンに対応したパターンの
分極反転領域を結晶１の表面に形成している。
は、図８に示すように、単一方向に分極配向させたＬｉ
ＮｂＯ3結晶１の第一主面上に、得ようとする分極反転
周期構造に応じたストライプ状の第１の電極２を形成
し、結晶１の第２主面上にはその全面を覆うような第２
の電極３を形成している。そして、このストライプ状電
極２と第２の電極３との間に所定の直流電圧を印加する
ことで、第１の電極２のパターンに対応したパターンの
分極反転領域を結晶１の表面に形成している。
【０００４】また、特開平６−２４２４８０号公報で
は、図９に示すように、先にＬｉＴａＯ3結晶を単一方
向に分極配向させ、その後、結晶に高エネルギー線を選
択的に照射することにより、結晶基板の表面から裏面ま
で貫通するように周期的に分極反転領域を形成すること
を開示している。
は、図９に示すように、先にＬｉＴａＯ3結晶を単一方
向に分極配向させ、その後、結晶に高エネルギー線を選
択的に照射することにより、結晶基板の表面から裏面ま
で貫通するように周期的に分極反転領域を形成すること
を開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
バルク結晶に対して周期的な分極反転領域を作製するに
は、本来的な結晶形成とは別に、分極反転領域形成のた
めのプロセスが必要であり、また形成可能な分極反転領
域のパターンに制限されるという問題がある。例えば、
図８のようにストライプ状の電極を形成して周期的な分
極反転構造を形成するには、電極のパターニング工程が
必要であり、更にその電極に電圧を印加する工程も必要
となる。また、バルク結晶１内に電圧印加のための電極
を形成することができないので、バルク結晶１の厚み方
向に、周期的な分極反転構造を形成することができな
い。一方、図９のように高エネルギー線を照射してバル
ク結晶に分極反転構造を形成する方法では、電極パター
ニング工程は不要であるが、バルク結晶に対し、形成す
るパターンに応じて高エネルギー線を照射して分極配向
処理を実行しなければならない。また、結晶基板の表面
から高エネルギー線を照射するので、上記図８と同様に
結晶基板の厚み方向に周期的な分極反転構造を形成する
ことができない。
バルク結晶に対して周期的な分極反転領域を作製するに
は、本来的な結晶形成とは別に、分極反転領域形成のた
めのプロセスが必要であり、また形成可能な分極反転領
域のパターンに制限されるという問題がある。例えば、
図８のようにストライプ状の電極を形成して周期的な分
極反転構造を形成するには、電極のパターニング工程が
必要であり、更にその電極に電圧を印加する工程も必要
となる。また、バルク結晶１内に電圧印加のための電極
を形成することができないので、バルク結晶１の厚み方
向に、周期的な分極反転構造を形成することができな
い。一方、図９のように高エネルギー線を照射してバル
ク結晶に分極反転構造を形成する方法では、電極パター
ニング工程は不要であるが、バルク結晶に対し、形成す
るパターンに応じて高エネルギー線を照射して分極配向
処理を実行しなければならない。また、結晶基板の表面
から高エネルギー線を照射するので、上記図８と同様に
結晶基板の厚み方向に周期的な分極反転構造を形成する
ことができない。
【０００６】更に、周期分極反転構造の結晶基板として
用いられている非線形光学材料ＬｉＮｂＯ3やＬｉＴａ
Ｏ3等は、バルク型結晶であって微細加工が困難であ
り、高機能化が難しく、また例えば半導体素子などのよ
うな他の機能素子と組み合わせ工程が必要になるなどと
いう問題があった。また、このＬｉＮｂＯ3等は、光学
素子として使用される際、接続部材として多用されるガ
ラス（例えば光ファイバガラス）との間で大きな物性差
があるため光損失が発生するという問題もある。
用いられている非線形光学材料ＬｉＮｂＯ3やＬｉＴａ
Ｏ3等は、バルク型結晶であって微細加工が困難であ
り、高機能化が難しく、また例えば半導体素子などのよ
うな他の機能素子と組み合わせ工程が必要になるなどと
いう問題があった。また、このＬｉＮｂＯ3等は、光学
素子として使用される際、接続部材として多用されるガ
ラス（例えば光ファイバガラス）との間で大きな物性差
があるため光損失が発生するという問題もある。
【０００７】また、薄膜化可能な非線形光学材料とし
て、ガラスとの物性差が小さいシリカ系の材料、具体的
にはＳｉＯ2−ＧｅＯ2材料を用いることが提案されてい
るが、この非線形光学材料はまだ研究段階であって、こ
の非線形光学シリカ薄膜を光変換素子などに利用するた
めの適切で具体的な膜構造や、製造方法などについての
提案はない。
て、ガラスとの物性差が小さいシリカ系の材料、具体的
にはＳｉＯ2−ＧｅＯ2材料を用いることが提案されてい
るが、この非線形光学材料はまだ研究段階であって、こ
の非線形光学シリカ薄膜を光変換素子などに利用するた
めの適切で具体的な膜構造や、製造方法などについての
提案はない。
【０００８】本発明は、薄膜内に所望の分極配向構造を
備えた非線形光学シリカ薄膜を提供することを目的とす
る。
備えた非線形光学シリカ薄膜を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために成されたものであり、非線形光学シリカ薄
膜の製造に際して、極性粒子を照射しながら非線形光学
シリカ薄膜を成膜することで、該シリカ薄膜内を分極配
向させることを特徴とする。
成するために成されたものであり、非線形光学シリカ薄
膜の製造に際して、極性粒子を照射しながら非線形光学
シリカ薄膜を成膜することで、該シリカ薄膜内を分極配
向させることを特徴とする。
【００１０】極性粒子を照射しながら非線形光学シリカ
薄膜を成膜することにより、形成中のシリカ薄膜中に電
荷分布が生じ、この電荷分布に応じてシリカ薄膜中の分
極の配向が自動的に所望の状態に制御される。このた
め、非線形光学シリカ薄膜の形成終了とほぼ同時に、非
線形光学効果を得るために必要な分極配向処理も終了す
ることとなる。
薄膜を成膜することにより、形成中のシリカ薄膜中に電
荷分布が生じ、この電荷分布に応じてシリカ薄膜中の分
極の配向が自動的に所望の状態に制御される。このた
め、非線形光学シリカ薄膜の形成終了とほぼ同時に、非
線形光学効果を得るために必要な分極配向処理も終了す
ることとなる。
【００１１】また、本発明では、非線形光学シリカ薄膜
の成膜に際して、極性粒子照射状態での薄膜形成と、中
性粒子照射又は粒子の非照射状態での薄膜形成とを繰り
返し、前記シリカ薄膜の膜厚方向に分極配向状態の異な
る複数の領域を形成することを特徴とする。
の成膜に際して、極性粒子照射状態での薄膜形成と、中
性粒子照射又は粒子の非照射状態での薄膜形成とを繰り
返し、前記シリカ薄膜の膜厚方向に分極配向状態の異な
る複数の領域を形成することを特徴とする。
【００１２】極性粒子照射状態で形成されたシリカ薄膜
領域と中性状態で成膜されたシリカ薄膜領域とでは膜中
の電荷に大きな分布が生じるため、この２つの領域間の
薄膜構成材料の分極方向が電荷分布の向きに応じて配向
する。極性粒子照射状態での薄膜形成と、中性状態での
薄膜形成とを繰り返しながら非線形光学シリカ薄膜を形
成することで、該シリカ薄膜の膜厚方向に分極配向状態
が異なる複数の領域が形成されることとなる。そして、
これら分極配向状態の異なる複数の領域は、シリカ薄膜
の膜厚方向において、周期的にその分極配向方向が反転
するように形成することが可能であり、光変換素子など
に利用可能な疑似位相整合をとるための周期的分極配向
構造を容易に膜内に形成することができる。
領域と中性状態で成膜されたシリカ薄膜領域とでは膜中
の電荷に大きな分布が生じるため、この２つの領域間の
薄膜構成材料の分極方向が電荷分布の向きに応じて配向
する。極性粒子照射状態での薄膜形成と、中性状態での
薄膜形成とを繰り返しながら非線形光学シリカ薄膜を形
成することで、該シリカ薄膜の膜厚方向に分極配向状態
が異なる複数の領域が形成されることとなる。そして、
これら分極配向状態の異なる複数の領域は、シリカ薄膜
の膜厚方向において、周期的にその分極配向方向が反転
するように形成することが可能であり、光変換素子など
に利用可能な疑似位相整合をとるための周期的分極配向
構造を容易に膜内に形成することができる。
【００１３】更に、本発明において、非線形光学シリカ
薄膜の成膜に際し、プラス粒子照射状態での薄膜形成
と、マイナス粒子照射状態での薄膜形成を繰り返し、前
記シリカ薄膜の膜厚方向に分極配向状態の異なる複数の
領域を形成してもよい。
薄膜の成膜に際し、プラス粒子照射状態での薄膜形成
と、マイナス粒子照射状態での薄膜形成を繰り返し、前
記シリカ薄膜の膜厚方向に分極配向状態の異なる複数の
領域を形成してもよい。
【００１４】また、本発明では、上記製造方法におい
て、一方の極性の粒子照射から他方の異なる極性の粒子
照射へと移行する間の期間には、更に、前記粒子照射処
理を施さずに前記シリカ薄膜を成膜し、又は前記シリカ
薄膜に対して中性粒子を照射しながら前記シリカ薄膜を
成膜することが好ましい。
て、一方の極性の粒子照射から他方の異なる極性の粒子
照射へと移行する間の期間には、更に、前記粒子照射処
理を施さずに前記シリカ薄膜を成膜し、又は前記シリカ
薄膜に対して中性粒子を照射しながら前記シリカ薄膜を
成膜することが好ましい。
【００１５】プラス及びマイナス粒子の照射を繰り返
し、より好適には、これらの間に中性状態でのシリカ薄
膜形成工程を入れながらシリカ薄膜を成膜することで、
非線形シリカ薄膜のプラス粒子照射領域とマイナス粒子
照射領域との間でより大きな電荷の分布が生ずる。よっ
て、この領域の間の薄膜構成材料の分極が電荷分布の向
きに応じて自動的に配向する。よって、このような処理
を繰り返すことによっても、該シリカ薄膜の膜厚方向に
おいて、周期的に分極配向状態の異なる複数の領域を容
易に形成することなどができる。
し、より好適には、これらの間に中性状態でのシリカ薄
膜形成工程を入れながらシリカ薄膜を成膜することで、
非線形シリカ薄膜のプラス粒子照射領域とマイナス粒子
照射領域との間でより大きな電荷の分布が生ずる。よっ
て、この領域の間の薄膜構成材料の分極が電荷分布の向
きに応じて自動的に配向する。よって、このような処理
を繰り返すことによっても、該シリカ薄膜の膜厚方向に
おいて、周期的に分極配向状態の異なる複数の領域を容
易に形成することなどができる。
【００１６】また本発明の他の形態においては、上述の
ような製造方法において、照射する前記極性粒子を選択
的にマスクしながら前記非線形光学シリカ薄膜に前記極
性粒子を照射し、該シリカ薄膜の膜平面方向に分極配向
状態の異なる複数の領域を形成することを特徴とする。
ような製造方法において、照射する前記極性粒子を選択
的にマスクしながら前記非線形光学シリカ薄膜に前記極
性粒子を照射し、該シリカ薄膜の膜平面方向に分極配向
状態の異なる複数の領域を形成することを特徴とする。
【００１７】照射する極性粒子を選択的にマスクするこ
とで、成膜中の非線形光学シリカ薄膜には、その膜平面
方向において選択的に極性粒子が照射されることなり、
照射領域には選択的な電荷の分布が発生して、膜中の分
極方向が所定方向に配向される。このため、膜平面方向
についても分極配向状態の異なる複数の領域をシリカ薄
膜の成膜と同時にその膜内に形成することができる。
とで、成膜中の非線形光学シリカ薄膜には、その膜平面
方向において選択的に極性粒子が照射されることなり、
照射領域には選択的な電荷の分布が発生して、膜中の分
極方向が所定方向に配向される。このため、膜平面方向
についても分極配向状態の異なる複数の領域をシリカ薄
膜の成膜と同時にその膜内に形成することができる。
【００１８】また、本発明の他の態様に係る非線形光学
シリカ素子は、非線形光学シリカ薄膜を有し、該非線形
光学シリカ薄膜は、その膜厚方向に、分極配向状態の異
なる複数の領域が形成されていることを特徴とする。
シリカ素子は、非線形光学シリカ薄膜を有し、該非線形
光学シリカ薄膜は、その膜厚方向に、分極配向状態の異
なる複数の領域が形成されていることを特徴とする。
【００１９】シリカ薄膜の膜厚方向に分極配向状態の異
なる複数の領域が形成されているため、このシリカ薄膜
を形成する際に、平面方向の形成面積を所望面積とする
ことで、より広い領域内において膜厚方向に例えば周期
的な分極配向領域を形成でき、光変換レンズのような用
途への適用も容易である。
なる複数の領域が形成されているため、このシリカ薄膜
を形成する際に、平面方向の形成面積を所望面積とする
ことで、より広い領域内において膜厚方向に例えば周期
的な分極配向領域を形成でき、光変換レンズのような用
途への適用も容易である。
【００２０】また、本発明において、上述のような非線
形光学シリカ薄膜は、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2を主成分として
形成されていることを特徴とする。
形光学シリカ薄膜は、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2を主成分として
形成されていることを特徴とする。
【００２１】上記ＳｉＯ2−ＧｅＯ2を主成分とする非線
形光学シリカ材料では、４配位であるＳｉ，Ｇｅ元素
が、Ｏ元素を介して結合し、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ，Ｓｉ−Ｏ
−Ｇｅ，Ｇｅ−Ｏ−Ｇｅの結合を形成している。その
内、材料に非線形性を発現させる部分は、Ｇｅ−Ｏ結合
部分において、４配位のＧｅ元素の結合手の全てがＯ元
素と結合せずに、一部の結合手が非結合手として残った
ダングリングボンド（不対電子）の存在する部分である
と考えられている。そして、このようなシリカ薄膜材料
の成膜時に極性粒子を照射すると薄膜内に電荷の分布が
発生し、薄膜内に存在する上記ダングリングボンドが、
発生した電荷の分布に応じて所定方向に揃い、シリカ薄
膜の成膜とほぼ同時進行で薄膜内で分極配向が起こると
考えられる。
形光学シリカ材料では、４配位であるＳｉ，Ｇｅ元素
が、Ｏ元素を介して結合し、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ，Ｓｉ−Ｏ
−Ｇｅ，Ｇｅ−Ｏ−Ｇｅの結合を形成している。その
内、材料に非線形性を発現させる部分は、Ｇｅ−Ｏ結合
部分において、４配位のＧｅ元素の結合手の全てがＯ元
素と結合せずに、一部の結合手が非結合手として残った
ダングリングボンド（不対電子）の存在する部分である
と考えられている。そして、このようなシリカ薄膜材料
の成膜時に極性粒子を照射すると薄膜内に電荷の分布が
発生し、薄膜内に存在する上記ダングリングボンドが、
発生した電荷の分布に応じて所定方向に揃い、シリカ薄
膜の成膜とほぼ同時進行で薄膜内で分極配向が起こると
考えられる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いてこの発明の好
適な実施の形態（以下実施形態という）について説明す
る。
適な実施の形態（以下実施形態という）について説明す
る。
【００２３】［実施形態１］図１は、本実施形態１に係
るＳｉＯ2−ＧｅＯ2を主成分とした非線形光学シリカ薄
膜の成膜と分極配向（ポーリング）を同時に行う成膜装
置を概念的に示している。薄膜内の分極方向が所定方向
に配向されると非線形光学性を発現する本発明のＳｉＯ
2−ＧｅＯ2薄膜１２は、図１に示すような真空成膜室内
に設置した例えばガラス基板１０上に、電子ビーム蒸着
やその他スパッタリング等によって任意の厚さに形成さ
れる。
るＳｉＯ2−ＧｅＯ2を主成分とした非線形光学シリカ薄
膜の成膜と分極配向（ポーリング）を同時に行う成膜装
置を概念的に示している。薄膜内の分極方向が所定方向
に配向されると非線形光学性を発現する本発明のＳｉＯ
2−ＧｅＯ2薄膜１２は、図１に示すような真空成膜室内
に設置した例えばガラス基板１０上に、電子ビーム蒸着
やその他スパッタリング等によって任意の厚さに形成さ
れる。
【００２４】図１の真空成膜室には、バルブを介してバ
キュームポンプ（Ｖ．Ｐ）が接続されており、室内は所
定レベルに排気される。また、真空成膜室内には薄膜材
料であるＳｉＯ2−ＧｅＯ2ガラス材料の入れられたルツ
ボ１４が配置されており、この薄膜材料に電子ビームｅ
-を照射してＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜材料を蒸発させるこ
とで、蒸発した薄膜材料がガラス基板１０上に蒸着して
ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２が形成される。なお、ＳｉＯ
ｘ材料とＧｅＯｘ材料、或いはＳｉＯｘ材料とＧｅとを
それぞれ別のルツボ１４に入れて、蒸発させＳｉＯ2−
ＧｅＯ2薄膜１２を形成してもよい。
キュームポンプ（Ｖ．Ｐ）が接続されており、室内は所
定レベルに排気される。また、真空成膜室内には薄膜材
料であるＳｉＯ2−ＧｅＯ2ガラス材料の入れられたルツ
ボ１４が配置されており、この薄膜材料に電子ビームｅ
-を照射してＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜材料を蒸発させるこ
とで、蒸発した薄膜材料がガラス基板１０上に蒸着して
ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２が形成される。なお、ＳｉＯ
ｘ材料とＧｅＯｘ材料、或いはＳｉＯｘ材料とＧｅとを
それぞれ別のルツボ１４に入れて、蒸発させＳｉＯ2−
ＧｅＯ2薄膜１２を形成してもよい。
【００２５】真空成膜室には極性粒子源としてイオン源
１６が接続されおり、このイオン源１６からの極性粒子
が真空成膜室内の基板１０に向けて照射可能に配置され
ている。このイオン源１６と照射ターゲットとなるＳｉ
Ｏ2−ＧｅＯ2薄膜１２との間には、例えばグリッド状に
構成された中和電極（ニュートライザ）１８が配置され
ている。この中和電極１８は、中性粒子をシリカ薄膜１
２に照射する必要がある場合において、イオン源１６か
ら射出したプラスイオンに対して電子を供給することで
中和し、得られた中性粒子を成膜中のシリカ薄膜１２に
照射するために設けられている。なお、中性粒子をシリ
カ薄膜１２に照射しない場合には、この電極１８は不要
である。
１６が接続されおり、このイオン源１６からの極性粒子
が真空成膜室内の基板１０に向けて照射可能に配置され
ている。このイオン源１６と照射ターゲットとなるＳｉ
Ｏ2−ＧｅＯ2薄膜１２との間には、例えばグリッド状に
構成された中和電極（ニュートライザ）１８が配置され
ている。この中和電極１８は、中性粒子をシリカ薄膜１
２に照射する必要がある場合において、イオン源１６か
ら射出したプラスイオンに対して電子を供給することで
中和し、得られた中性粒子を成膜中のシリカ薄膜１２に
照射するために設けられている。なお、中性粒子をシリ
カ薄膜１２に照射しない場合には、この電極１８は不要
である。
【００２６】以下、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2を主材料とする非
線形光学シリカ薄膜１２の成膜と分極配向の方法につい
て、図２及び図３を更に参照して説明する。図２は、非
線形光学シリカ薄膜１２中の分極配向状態と、照射粒子
の極性及び照射タイミングとの対応を表しており、その
うち図２（ａ）及び図２（ｃ）はシリカ薄膜の成膜方向
における分極配向領域の分布、図２（ｂ）は、極性粒子
の照射タイミングを示している。また、図３（ａ）〜
（ｄ）は、シリカ薄膜の成膜方向に図２（ａ）のような
周期的な分極配向領域を形成するための手順の一例を示
している。なお、下記説明では、プラス粒子としてＡｒ
+イオンを用いた場合を例に挙げて説明する。
線形光学シリカ薄膜１２の成膜と分極配向の方法につい
て、図２及び図３を更に参照して説明する。図２は、非
線形光学シリカ薄膜１２中の分極配向状態と、照射粒子
の極性及び照射タイミングとの対応を表しており、その
うち図２（ａ）及び図２（ｃ）はシリカ薄膜の成膜方向
における分極配向領域の分布、図２（ｂ）は、極性粒子
の照射タイミングを示している。また、図３（ａ）〜
（ｄ）は、シリカ薄膜の成膜方向に図２（ａ）のような
周期的な分極配向領域を形成するための手順の一例を示
している。なお、下記説明では、プラス粒子としてＡｒ
+イオンを用いた場合を例に挙げて説明する。
【００２７】まず、本実施形態１では、図２（ａ）に示
すようにガラス基板１０上に中性状態でＳｉＯ2−Ｇｅ
Ｏ2薄膜（シリカ薄膜）１２を蒸着する。中性状態でシ
リカ薄膜１２の成膜は、例えば、プラス粒子としてＡｒ
+イオンをイオン源１６から射出して中和電極１８でこ
のイオンに電子を供給して中和し、得られた中性粒子
（Ａｒ原子）を照射しながらＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２
を蒸着することで行う。また、その他、中性粒子源を真
空成膜室に別途接続し、Ａｒ原子等の中性粒子をＳｉＯ
2−ＧｅＯ2薄膜１２に照射しても良い。また、極性粒子
の照射処理を行わずにＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２の蒸着
を行っても良い。
すようにガラス基板１０上に中性状態でＳｉＯ2−Ｇｅ
Ｏ2薄膜（シリカ薄膜）１２を蒸着する。中性状態でシ
リカ薄膜１２の成膜は、例えば、プラス粒子としてＡｒ
+イオンをイオン源１６から射出して中和電極１８でこ
のイオンに電子を供給して中和し、得られた中性粒子
（Ａｒ原子）を照射しながらＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２
を蒸着することで行う。また、その他、中性粒子源を真
空成膜室に別途接続し、Ａｒ原子等の中性粒子をＳｉＯ
2−ＧｅＯ2薄膜１２に照射しても良い。また、極性粒子
の照射処理を行わずにＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２の蒸着
を行っても良い。
【００２８】中性状態で所定の厚さＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄
膜１２を蒸着形成したところで、例えば電極１８による
Ａｒ+イオンの中和処理をやめ、図２（ｂ）に示すよう
に、成膜中のＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２に対し、プラス
粒子としてＡｒ+イオンを例えば加速電圧約２０ｅＶ〜
約１ＭｅＶの条件で照射する。
膜１２を蒸着形成したところで、例えば電極１８による
Ａｒ+イオンの中和処理をやめ、図２（ｂ）に示すよう
に、成膜中のＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２に対し、プラス
粒子としてＡｒ+イオンを例えば加速電圧約２０ｅＶ〜
約１ＭｅＶの条件で照射する。
【００２９】プラス粒子としてＡｒ+イオンを照射する
ことで、ガラス基板１０上に成膜されたＳｉＯ2−Ｇｅ
Ｏ2薄膜１２は、Ａｒ+イオン照射領域と中性領域との間
で電荷の分布が発生する。そして、この電荷分布に起因
して、中性状態で形成された領域の分極方向と、プラス
粒子照射状態で成膜された領域の一部の分極方向とが、
例えば図２（ａ）に示すように基板１０方向に揃い、こ
の領域が、成膜とほぼ同時に分極配向が行われた第１分
極層12-1となる（図２（ｃ）、図３（ｂ）参照）。
ことで、ガラス基板１０上に成膜されたＳｉＯ2−Ｇｅ
Ｏ2薄膜１２は、Ａｒ+イオン照射領域と中性領域との間
で電荷の分布が発生する。そして、この電荷分布に起因
して、中性状態で形成された領域の分極方向と、プラス
粒子照射状態で成膜された領域の一部の分極方向とが、
例えば図２（ａ）に示すように基板１０方向に揃い、こ
の領域が、成膜とほぼ同時に分極配向が行われた第１分
極層12-1となる（図２（ｃ）、図３（ｂ）参照）。
【００３０】次には、図２（ｂ）に示すように、再び中
和した中性粒子照射又は粒子非照射などの中性状態でＳ
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２を蒸着形成する。すると、既に
Ａｒ+イオン照射状態で形成された領域と、この中性状
態で形成された領域とで電荷の分布が生じ、先に成膜さ
れたＡｒ+イオン照射領域から中性状態で成膜された領
域にかけて、図２（ａ）のように上記第１分極層12-1と
は逆方向に分極方向が揃い、第２分極層12-2が得られる
（図３（ｃ）参照）。
和した中性粒子照射又は粒子非照射などの中性状態でＳ
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２を蒸着形成する。すると、既に
Ａｒ+イオン照射状態で形成された領域と、この中性状
態で形成された領域とで電荷の分布が生じ、先に成膜さ
れたＡｒ+イオン照射領域から中性状態で成膜された領
域にかけて、図２（ａ）のように上記第１分極層12-1と
は逆方向に分極方向が揃い、第２分極層12-2が得られる
（図３（ｃ）参照）。
【００３１】中性状態でＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２を所
定の厚さ形成した後は、図２（ｂ）に示すように再びＡ
ｒ+イオンを照射しながらＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２の
蒸着を行う。これにより、図２（ａ）のように上記第２
分極層12-2とは分極方向が逆の第３分極層12-3が、該第
２分極層12-2の上に形成されていく（図３（ｄ）参
照）。
定の厚さ形成した後は、図２（ｂ）に示すように再びＡ
ｒ+イオンを照射しながらＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２の
蒸着を行う。これにより、図２（ａ）のように上記第２
分極層12-2とは分極方向が逆の第３分極層12-3が、該第
２分極層12-2の上に形成されていく（図３（ｄ）参
照）。
【００３２】以上のような中性状態での薄膜形成と、プ
ラス粒子照射状態での薄膜形成とを周期的に繰り返しな
がら、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜を蒸着形成していくこと
で、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2の成膜方向（膜厚方向）におい
て、周期的に分極方向の反転した複数の分極配向領域が
形成されたＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜を得られる。
ラス粒子照射状態での薄膜形成とを周期的に繰り返しな
がら、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜を蒸着形成していくこと
で、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2の成膜方向（膜厚方向）におい
て、周期的に分極方向の反転した複数の分極配向領域が
形成されたＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜を得られる。
【００３３】ここで、各分極層12-1、12-2、12-3、・・
・の厚さは、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の成膜速度と、プラ
ス粒子の照射期間と、中性状態での成膜期間などをそれ
ぞれ適切な値とすることで任意の厚さとすることができ
る。例えば本実施形態１で得られ非線形光学シリカ薄膜
を光変換素子などに用いる場合には、これらの条件を、
要求される光変換効率や、素子への入射光の波長などに
応じて最適な周期的分極配向構造となるよう調整して該
シリカ薄膜を成膜すればよい。
・の厚さは、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の成膜速度と、プラ
ス粒子の照射期間と、中性状態での成膜期間などをそれ
ぞれ適切な値とすることで任意の厚さとすることができ
る。例えば本実施形態１で得られ非線形光学シリカ薄膜
を光変換素子などに用いる場合には、これらの条件を、
要求される光変換効率や、素子への入射光の波長などに
応じて最適な周期的分極配向構造となるよう調整して該
シリカ薄膜を成膜すればよい。
【００３４】また、本実施形態１では、ＳｉＯ2−Ｇｅ
Ｏ2薄膜の全面に極性粒子照射領域及び中性状態での成
膜領域をそれぞれ形成することができる。よって、例え
ば、光変換素子に利用する場合に要求される光変換部の
面積を、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の形成面積を要求に応じ
て最適値に設定することで対応でき、光変換素子等の大
型化等にも簡単に対応することができる。
Ｏ2薄膜の全面に極性粒子照射領域及び中性状態での成
膜領域をそれぞれ形成することができる。よって、例え
ば、光変換素子に利用する場合に要求される光変換部の
面積を、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の形成面積を要求に応じ
て最適値に設定することで対応でき、光変換素子等の大
型化等にも簡単に対応することができる。
【００３５】なお、本実施形態１において、照射するプ
ラス粒子は、例えば上述のようなプラスイオンであり、
Ａｒ+イオンの他、例えばＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２と
反応しない不活性なイオン（例えば、Ｈｅ+イオン、Ｎ
ｅ+イオン）や、膜構成材料の一部であるＧｅ+イオンや
Ｓｉ+イオン、あるいはＮ+イオンなどが利用できる。
ラス粒子は、例えば上述のようなプラスイオンであり、
Ａｒ+イオンの他、例えばＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２と
反応しない不活性なイオン（例えば、Ｈｅ+イオン、Ｎ
ｅ+イオン）や、膜構成材料の一部であるＧｅ+イオンや
Ｓｉ+イオン、あるいはＮ+イオンなどが利用できる。
【００３６】また、照射する極性粒子は、プラス粒子に
限らずマイナス粒子であっても同等の効果が得られる。
マイナス粒子としては電子ビーム（ｅ-）や、マイナス
イオン（Ｏ-、ＳｉＯ4 -）等が適用可能である。
限らずマイナス粒子であっても同等の効果が得られる。
マイナス粒子としては電子ビーム（ｅ-）や、マイナス
イオン（Ｏ-、ＳｉＯ4 -）等が適用可能である。
【００３７】［実施形態２］本実施形態２では、ＳｉＯ
2−ＧｅＯ2薄膜の成膜時に、極性粒子としてプラス粒子
（プラスイオン）だけでなく、マイナス粒子（マイナス
イオン又は電子ビーム）をプラス粒子の照射と交互に行
う。また、プラス粒子照射とマイナス粒子の照射期間の
切り替わり期間には、中性状態でＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜
を成膜する（中性粒子照射状態での成膜又は極性粒子非
照射状態での成膜）。そして、上記実施形態１と同様
に、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の成膜方向において所望の分
極配向パターンを形成する。
2−ＧｅＯ2薄膜の成膜時に、極性粒子としてプラス粒子
（プラスイオン）だけでなく、マイナス粒子（マイナス
イオン又は電子ビーム）をプラス粒子の照射と交互に行
う。また、プラス粒子照射とマイナス粒子の照射期間の
切り替わり期間には、中性状態でＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜
を成膜する（中性粒子照射状態での成膜又は極性粒子非
照射状態での成膜）。そして、上記実施形態１と同様
に、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の成膜方向において所望の分
極配向パターンを形成する。
【００３８】以下、本実施形態２に係るＳｉＯ2−Ｇｅ
Ｏ2薄膜の成膜と分極配向制御の方法について説明す
る。なお、本実施形態２においてＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜
は、上記図１と同様の成膜装置で成膜することができ
る。但し、本実施形態２の場合には、図１の真空成膜室
にマイナス粒子源（例えば電子ビーム源）を接続し、Ｓ
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の成膜時に所定のタイミングでマイ
ナス粒子を射出しシリカ薄膜に照射できるように構成す
る。
Ｏ2薄膜の成膜と分極配向制御の方法について説明す
る。なお、本実施形態２においてＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜
は、上記図１と同様の成膜装置で成膜することができ
る。但し、本実施形態２の場合には、図１の真空成膜室
にマイナス粒子源（例えば電子ビーム源）を接続し、Ｓ
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の成膜時に所定のタイミングでマイ
ナス粒子を射出しシリカ薄膜に照射できるように構成す
る。
【００３９】図４は、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２中の分
極配向状態と、照射粒子の極性との対応を表し、そのう
ち図４（ａ）及び図４（ｃ）はシリカ薄膜の成膜方向に
おける分極配向の分布、図４（ｂ）は、極性粒子の照射
タイミングを示している。また、図５の（ａ）〜（ｅ）
は、シリカ薄膜の成膜方向において図４（ａ）のような
周期的な分極反転領域を形成するための手順の例を示し
ている。
極配向状態と、照射粒子の極性との対応を表し、そのう
ち図４（ａ）及び図４（ｃ）はシリカ薄膜の成膜方向に
おける分極配向の分布、図４（ｂ）は、極性粒子の照射
タイミングを示している。また、図５の（ａ）〜（ｅ）
は、シリカ薄膜の成膜方向において図４（ａ）のような
周期的な分極反転領域を形成するための手順の例を示し
ている。
【００４０】まず、ガラス基板１０上には、図４（ｂ）
に示すように中性状態でＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２を蒸
着形成する。この中性状態での成膜は、実施形態１と同
様に、例えばプラス粒子としてイオン源１６からのＡｒ
+イオンを電極１８で中和し、得られたＡｒ原子を中性
粒子として照射することで実現する。また、電極１８で
中和処理することなく、別途設けた中性粒子源からＡｒ
原子等の中性粒子をＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２に照射し
ても良く、また、粒子の照射処理を行わずにＳｉＯ2−
ＧｅＯ2薄膜２２の蒸着を行っても良い。
に示すように中性状態でＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２を蒸
着形成する。この中性状態での成膜は、実施形態１と同
様に、例えばプラス粒子としてイオン源１６からのＡｒ
+イオンを電極１８で中和し、得られたＡｒ原子を中性
粒子として照射することで実現する。また、電極１８で
中和処理することなく、別途設けた中性粒子源からＡｒ
原子等の中性粒子をＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２に照射し
ても良く、また、粒子の照射処理を行わずにＳｉＯ2−
ＧｅＯ2薄膜２２の蒸着を行っても良い。
【００４１】中性状態で所定の厚さにＳｉＯ2−ＧｅＯ2
薄膜２２を蒸着形成したところで、次に、図４（ｂ）に
示すように成膜中のＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２に対しマ
イナス粒子の照射を行う。マイナス粒子としては、電子
ビーム（ｅ-）や、マイナスイオン、例えばＯ-イオン
や、（ＳｉＯ4）-クラスタイオンなどが適用可能であ
る。なお、以下の説明においては、マイナス粒子として
電子ビームを用いた場合を例に挙げる。先に中性状態で
成膜されたＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２上に、電子ビーム
を照射しながらＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２を形成する
と、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜のガラス基板１０側と該電子
ビーム照射側の間の領域において電荷に分布が発生し、
これにより、図４（ａ）又は図５（ａ）に示すように、
例えばガラス基板１０から薄膜の表面方向に向かう方向
にＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２の分極方向が揃い、第１分
極層22-1が形成される。
薄膜２２を蒸着形成したところで、次に、図４（ｂ）に
示すように成膜中のＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２に対しマ
イナス粒子の照射を行う。マイナス粒子としては、電子
ビーム（ｅ-）や、マイナスイオン、例えばＯ-イオン
や、（ＳｉＯ4）-クラスタイオンなどが適用可能であ
る。なお、以下の説明においては、マイナス粒子として
電子ビームを用いた場合を例に挙げる。先に中性状態で
成膜されたＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２上に、電子ビーム
を照射しながらＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２を形成する
と、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜のガラス基板１０側と該電子
ビーム照射側の間の領域において電荷に分布が発生し、
これにより、図４（ａ）又は図５（ａ）に示すように、
例えばガラス基板１０から薄膜の表面方向に向かう方向
にＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２の分極方向が揃い、第１分
極層22-1が形成される。
【００４２】電子ビームを照射しながらＳｉＯ2−Ｇｅ
Ｏ2薄膜２２を所定厚さだけ形成した後は、図４（ｂ）
に示すように、中性状態でＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２を
形成する。このように、電子ビーム照射工程から中性状
態でのＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２の成膜状態に移行する
と、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜内に上記第１分極層22-1とは
逆方向の電荷の分布が発生し、第２分極層22-2の形成が
始まる（図５（ｂ）参照）。
Ｏ2薄膜２２を所定厚さだけ形成した後は、図４（ｂ）
に示すように、中性状態でＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２を
形成する。このように、電子ビーム照射工程から中性状
態でのＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２の成膜状態に移行する
と、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜内に上記第１分極層22-1とは
逆方向の電荷の分布が発生し、第２分極層22-2の形成が
始まる（図５（ｂ）参照）。
【００４３】そして、所定厚さに中性状態でＳｉＯ2−
ＧｅＯ2薄膜２２を形成した後に、図４（ｂ）に示すよ
うに、プラス粒子としてここではＡｒ+イオンを照射し
ながらＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２を成膜する。すると、
電子ビーム照射領域と、このＡｒ+イオン照射領域との
間の電荷分布が更に大きくなり、第１分極層22-1上には
その分極方向と逆方向に分極配向された第２分極層22-2
が形成される（図５（ｃ）参照）。
ＧｅＯ2薄膜２２を形成した後に、図４（ｂ）に示すよ
うに、プラス粒子としてここではＡｒ+イオンを照射し
ながらＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２を成膜する。すると、
電子ビーム照射領域と、このＡｒ+イオン照射領域との
間の電荷分布が更に大きくなり、第１分極層22-1上には
その分極方向と逆方向に分極配向された第２分極層22-2
が形成される（図５（ｃ）参照）。
【００４４】ここで、電子ビーム照射工程から直ちにＡ
ｒ+イオン照射工程に移行しないのは、マイナス粒子の
照射状態から直ちにプラス粒子照射に移ると、マイナス
に帯電している薄膜がプラスになるまでの期間、照射し
たプラス粒子の電荷が薄膜表面で打ち消されてしまい、
分極配向が適切制御できないためである。
ｒ+イオン照射工程に移行しないのは、マイナス粒子の
照射状態から直ちにプラス粒子照射に移ると、マイナス
に帯電している薄膜がプラスになるまでの期間、照射し
たプラス粒子の電荷が薄膜表面で打ち消されてしまい、
分極配向が適切制御できないためである。
【００４５】図４（ｂ）に示すように、Ａｒ+イオンを
照射しながらＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２を所定期間形成
した後には、再び、中性状態でＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２
２の蒸着形成を行う。これにより、図５（ｃ）の時とは
逆の方向に電荷の分布が発生し、第２分極層22-2上に
は、逆の方向に分極配向した第３分極層22-3が形成され
始める（図５（ｄ）参照）。
照射しながらＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２を所定期間形成
した後には、再び、中性状態でＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２
２の蒸着形成を行う。これにより、図５（ｃ）の時とは
逆の方向に電荷の分布が発生し、第２分極層22-2上に
は、逆の方向に分極配向した第３分極層22-3が形成され
始める（図５（ｄ）参照）。
【００４６】中性状態でのＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜形成
後、再びＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２を成膜しながら電子
ビームの照射を行う。これにより、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄
膜２２の先のＡｒ+イオン照射領域からこの電子ビーム
照射領域における領域の電荷の分布がさらに大きくな
り、第２分極層22-2と逆方向の分極方向の第３分極層22
-3が、この電子ビーム照射領域を境として該第２分極層
22-2上に形成される（図５（ｅ）参照）。なお、Ａｒ+
イオン照射工程から電子ビーム照射工程へと直接移行し
ないのは、上記マイナス粒子照射状態からプラス粒子照
射状態に移行する場合の問題と同様の理由である。
後、再びＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜２２を成膜しながら電子
ビームの照射を行う。これにより、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄
膜２２の先のＡｒ+イオン照射領域からこの電子ビーム
照射領域における領域の電荷の分布がさらに大きくな
り、第２分極層22-2と逆方向の分極方向の第３分極層22
-3が、この電子ビーム照射領域を境として該第２分極層
22-2上に形成される（図５（ｅ）参照）。なお、Ａｒ+
イオン照射工程から電子ビーム照射工程へと直接移行し
ないのは、上記マイナス粒子照射状態からプラス粒子照
射状態に移行する場合の問題と同様の理由である。
【００４７】以上の手順を繰り返すことにより、本実施
形態２では、図４（ａ）に示すように成膜方向（膜厚方
向）に所定の周期で分極方向が反転したＳｉＯ2−Ｇｅ
Ｏ2薄膜を形成することができる。また、本実施形態２
では、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜中に、中性状態での成膜領
域を挟んでプラス粒子照射領域とマイナス粒子照射領域
とを交互に形成するため、実施形態１のＳｉＯ2−Ｇｅ
Ｏ2薄膜と比較して電荷分布の勾配が大きくなる。従っ
て、各分極層22-1、22-2、22-3、・・の分極配向度合い
がより大きくなり、非線形光学特性が強まる傾向を示
す。
形態２では、図４（ａ）に示すように成膜方向（膜厚方
向）に所定の周期で分極方向が反転したＳｉＯ2−Ｇｅ
Ｏ2薄膜を形成することができる。また、本実施形態２
では、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜中に、中性状態での成膜領
域を挟んでプラス粒子照射領域とマイナス粒子照射領域
とを交互に形成するため、実施形態１のＳｉＯ2−Ｇｅ
Ｏ2薄膜と比較して電荷分布の勾配が大きくなる。従っ
て、各分極層22-1、22-2、22-3、・・の分極配向度合い
がより大きくなり、非線形光学特性が強まる傾向を示
す。
【００４８】各分極層22-1、22-2、22-3、・・・の厚さ
は、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の成膜速度と、プラス粒子及
びマイナス粒子の照射期間と、中性状態での成膜期間等
とをそれぞれ適切な値とすることで任意の厚さとするこ
とができる。従って、上述の実施形態１と同様に、光変
換素子などに用いる場合に、要求される光変換効率や、
素子への入射光の波長などに応じて周期的な分極反転構
造を最適化することが非常に容易である。更に、実施形
態１と同様にＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の全面にわたって極
性粒子照射領域及び中性状態での成膜領域を形成するこ
とができ、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜を形成面積を任意に設
定することで光変換素子とした場合の光変換部の面積を
任意に設定できる。
は、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の成膜速度と、プラス粒子及
びマイナス粒子の照射期間と、中性状態での成膜期間等
とをそれぞれ適切な値とすることで任意の厚さとするこ
とができる。従って、上述の実施形態１と同様に、光変
換素子などに用いる場合に、要求される光変換効率や、
素子への入射光の波長などに応じて周期的な分極反転構
造を最適化することが非常に容易である。更に、実施形
態１と同様にＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の全面にわたって極
性粒子照射領域及び中性状態での成膜領域を形成するこ
とができ、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜を形成面積を任意に設
定することで光変換素子とした場合の光変換部の面積を
任意に設定できる。
【００４９】［実施形態３］上述の実施形態１及び２で
は、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の膜厚方向に所望の分極配向
領域を周期的に形成しているが、本実施形態３では、Ｓ
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の成膜と同時に薄膜の平面方向にお
いて所望パターンに分極配向領域を形成する。ここで、
ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜は、図１の真空成膜装置と同様の
構成の成膜装置で形成可能であるが、本実施形態３で
は、図１のイオン源１６等の極性粒子源と照射ターゲッ
トとなるＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜との間に、金属マスクを
配置し、この金属マスクによってＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜
上に選択的に極性粒子を照射している。
は、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の膜厚方向に所望の分極配向
領域を周期的に形成しているが、本実施形態３では、Ｓ
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の成膜と同時に薄膜の平面方向にお
いて所望パターンに分極配向領域を形成する。ここで、
ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜は、図１の真空成膜装置と同様の
構成の成膜装置で形成可能であるが、本実施形態３で
は、図１のイオン源１６等の極性粒子源と照射ターゲッ
トとなるＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜との間に、金属マスクを
配置し、この金属マスクによってＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜
上に選択的に極性粒子を照射している。
【００５０】以下、図６を参照して本実施形態３に係る
ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の成膜及び分極配向方法を説明す
る。図６（ａ）では下向きに成長するＳｉＯ2−ＧｅＯ2
薄膜３２の前には、上述の金属マスク３４がアースされ
た状態で配置されており、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜３２に
対するプラスイオンの照射を選択的にマスクしている。
従って、成膜中のＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜３２には選択的
にプラスイオン（例えばＡｒ+イオン）が照射され、こ
のプラスイオン照射領域のみが、上述の実施形態１及び
２と同様に薄膜の成膜方向に沿った一方向に分極配向
し、プラスイオンの照射が金属マスク３４で遮られた領
域は分極配向しない。
ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の成膜及び分極配向方法を説明す
る。図６（ａ）では下向きに成長するＳｉＯ2−ＧｅＯ2
薄膜３２の前には、上述の金属マスク３４がアースされ
た状態で配置されており、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜３２に
対するプラスイオンの照射を選択的にマスクしている。
従って、成膜中のＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜３２には選択的
にプラスイオン（例えばＡｒ+イオン）が照射され、こ
のプラスイオン照射領域のみが、上述の実施形態１及び
２と同様に薄膜の成膜方向に沿った一方向に分極配向
し、プラスイオンの照射が金属マスク３４で遮られた領
域は分極配向しない。
【００５１】このような条件でＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜３
２を所定の厚さまで形成すると、図６（ｂ）に示すよう
に、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜３２の平面方向に金属マスク
のパターンに対応して分極配向領域３２ａと非分極配向
領域３２ｂとが、薄膜３２の膜厚方向をその下面から上
面まで貫通するように形成される。
２を所定の厚さまで形成すると、図６（ｂ）に示すよう
に、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜３２の平面方向に金属マスク
のパターンに対応して分極配向領域３２ａと非分極配向
領域３２ｂとが、薄膜３２の膜厚方向をその下面から上
面まで貫通するように形成される。
【００５２】形成されたＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜３２にお
いて例えばその平面方向を光路とするように配置し、ま
た、分極配向領域３２ａと非分極配向領域３２ｂの光路
方向での長さを疑似位相整合のために適した長さに形成
しておくことで、本実施形態３で得られるＳｉＯ2−Ｇ
ｅＯ2薄膜３２は、効率の高い光変換素子などに利用す
ることが可能である。ここで、従来の図８のようにＬｉ
ＮｂＯ3結晶上に電極を形成し電圧印加により結晶を分
極配向する方法では、結晶の厚さ方向を貫くような分極
反転領域の形成は実質的に不可能である。また従来の図
９のように結晶に高エネルギー線を照射して結晶中に分
極反転領域を形成する場合、該分極反転領域をより厚く
するには非常に高いレベルのエネルギー線を照射しなけ
ればならない。これらに対し本実施形態３では、ＳｉＯ
2−ＧｅＯ2薄膜の成膜時に極性粒子を照射すればその領
域が自動的に分極配向するため、任意の厚さの分極配向
領域を作製することが容易であり、光変換素子とした場
合の光路径（開口）を広くすることも容易となる。
いて例えばその平面方向を光路とするように配置し、ま
た、分極配向領域３２ａと非分極配向領域３２ｂの光路
方向での長さを疑似位相整合のために適した長さに形成
しておくことで、本実施形態３で得られるＳｉＯ2−Ｇ
ｅＯ2薄膜３２は、効率の高い光変換素子などに利用す
ることが可能である。ここで、従来の図８のようにＬｉ
ＮｂＯ3結晶上に電極を形成し電圧印加により結晶を分
極配向する方法では、結晶の厚さ方向を貫くような分極
反転領域の形成は実質的に不可能である。また従来の図
９のように結晶に高エネルギー線を照射して結晶中に分
極反転領域を形成する場合、該分極反転領域をより厚く
するには非常に高いレベルのエネルギー線を照射しなけ
ればならない。これらに対し本実施形態３では、ＳｉＯ
2−ＧｅＯ2薄膜の成膜時に極性粒子を照射すればその領
域が自動的に分極配向するため、任意の厚さの分極配向
領域を作製することが容易であり、光変換素子とした場
合の光路径（開口）を広くすることも容易となる。
【００５３】［実施形態４］本実施形態４では、上述の
実施形態３と同様にＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の平面方向に
所望パターンの分極配向領域を形成するが、プラス粒子
照射だけでなくマイナス粒子の照射も行い、プラス粒子
照射及びマイナス粒子照射それぞれによる分極配向領域
を形成する。
実施形態３と同様にＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の平面方向に
所望パターンの分極配向領域を形成するが、プラス粒子
照射だけでなくマイナス粒子の照射も行い、プラス粒子
照射及びマイナス粒子照射それぞれによる分極配向領域
を形成する。
【００５４】図７（ａ）は、本実施形態４に係るＳｉＯ
2−ＧｅＯ2薄膜の成膜及び分極配向を行うための装置構
成を示している。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）の装
置で形成されたＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜５２を示してい
る。ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜５２のための成膜装置は、全
体として図１の成膜装置と共通しているが、本実施形態
４の場合には、極性粒子源として、プラス粒子用のイオ
ン源４０とマイナス粒子用の電子ビーム源４４とがそれ
ぞれ設けられ、これらが真空成膜室に接続されている。
また、プラスイオン源４０と照射ターゲットであるＳｉ
Ｏ2−ＧｅＯ2薄膜５２との間には、アースされたプラス
イオンマスク（プラス粒子用マスク）４２が配置され、
このマスク４２にはＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜上に選択的に
プラスイオン（例えば、Ａｒ+イオン）を照射するため
に、その分極配向部分（プラス領域）が開口している。
同様に、電子ビーム源４４とＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜５２
との間には、所定電位に設定された電子ビームマスク
（マイナス粒子用マスク）４６が配置され、このマスク
４６には、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜上に選択的に電子ビー
ムを照射するために、その分極配向部分（マイナス領
域）が開口している。なお、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2材料が入
れられたルツボ１４は、上記マスク４２，４６及びプラ
スイオン・電子ビームの照射経路との間で互いに妨げと
ならないように真空成膜室中に配置されている。
2−ＧｅＯ2薄膜の成膜及び分極配向を行うための装置構
成を示している。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）の装
置で形成されたＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜５２を示してい
る。ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜５２のための成膜装置は、全
体として図１の成膜装置と共通しているが、本実施形態
４の場合には、極性粒子源として、プラス粒子用のイオ
ン源４０とマイナス粒子用の電子ビーム源４４とがそれ
ぞれ設けられ、これらが真空成膜室に接続されている。
また、プラスイオン源４０と照射ターゲットであるＳｉ
Ｏ2−ＧｅＯ2薄膜５２との間には、アースされたプラス
イオンマスク（プラス粒子用マスク）４２が配置され、
このマスク４２にはＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜上に選択的に
プラスイオン（例えば、Ａｒ+イオン）を照射するため
に、その分極配向部分（プラス領域）が開口している。
同様に、電子ビーム源４４とＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜５２
との間には、所定電位に設定された電子ビームマスク
（マイナス粒子用マスク）４６が配置され、このマスク
４６には、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜上に選択的に電子ビー
ムを照射するために、その分極配向部分（マイナス領
域）が開口している。なお、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2材料が入
れられたルツボ１４は、上記マスク４２，４６及びプラ
スイオン・電子ビームの照射経路との間で互いに妨げと
ならないように真空成膜室中に配置されている。
【００５５】以上のような構成により、ＳｉＯ2−Ｇｅ
Ｏ2薄膜５２のプラスイオンマスク４２の開口領域に相
当する領域には、該ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜５２の成膜中
に選択的にプラスイオンが照射され、ここに例えば図７
（ａ）において下向き矢印で示すような膜厚方向に沿っ
て分極配向した領域（５２ａ）が形成される。また、電
子ビームマスク４６の開口領域に相当する領域には、Ｓ
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜５２の成膜中に選択的に電子ビーム
が照射され、上記領域５２ａとは１８０゜逆方向、例え
ば図７（ａ）において上向き矢印で示すような方向に分
極配向した領域（５２ｂ）が形成される。
Ｏ2薄膜５２のプラスイオンマスク４２の開口領域に相
当する領域には、該ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜５２の成膜中
に選択的にプラスイオンが照射され、ここに例えば図７
（ａ）において下向き矢印で示すような膜厚方向に沿っ
て分極配向した領域（５２ａ）が形成される。また、電
子ビームマスク４６の開口領域に相当する領域には、Ｓ
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜５２の成膜中に選択的に電子ビーム
が照射され、上記領域５２ａとは１８０゜逆方向、例え
ば図７（ａ）において上向き矢印で示すような方向に分
極配向した領域（５２ｂ）が形成される。
【００５６】プラスイオンマスク４２と電子ビームマス
ク４６は、薄膜の平面方向においてプラスイオン照射領
域５２ａと電子ビーム照射領域５２ｂとが相互に重複し
ないで形成されるように、それぞれの開口領域が他方の
マスク領域となるように形成され、真空成膜室内で位置
合わせされている。
ク４６は、薄膜の平面方向においてプラスイオン照射領
域５２ａと電子ビーム照射領域５２ｂとが相互に重複し
ないで形成されるように、それぞれの開口領域が他方の
マスク領域となるように形成され、真空成膜室内で位置
合わせされている。
【００５７】また、本実施形態４において、成膜中のＳ
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の対応する領域５２ａ、５２ｂに対
しては、プラス粒子及びマイナス粒子の照射タイミング
は、それぞれ同時でもよいが、プラスマイナスの互いの
電荷の打ち消し合いを防止するという観点から、例えば
プラス粒子照射期間とマイナス粒子照射期間とを交互に
設けてＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜５２を成膜しても良い。
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の対応する領域５２ａ、５２ｂに対
しては、プラス粒子及びマイナス粒子の照射タイミング
は、それぞれ同時でもよいが、プラスマイナスの互いの
電荷の打ち消し合いを防止するという観点から、例えば
プラス粒子照射期間とマイナス粒子照射期間とを交互に
設けてＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜５２を成膜しても良い。
【００５８】また、上記実施形態３及び実施形態４で
は、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の平面方向に周期的な複数の
分極配向領域を形成しているが、必要に応じて、更に実
施形態１及び２のようにＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の膜厚方
向にも周期的にその分極方向が変化するように制御して
ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜を成膜しても良い。
は、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の平面方向に周期的な複数の
分極配向領域を形成しているが、必要に応じて、更に実
施形態１及び２のようにＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の膜厚方
向にも周期的にその分極方向が変化するように制御して
ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜を成膜しても良い。
【００５９】［共通事項］以上の実施形態１〜４におい
ては、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜に対し極性粒子を照射しな
がら成膜する際及び中性状態での成膜時において、該Ｓ
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜に対し分極配向の目的で電界印加は
行っていない。このように電界を印加しなくとも、本発
明の方法では、極性粒子の照射によりＳｉＯ2−ＧｅＯ2
薄膜内に電荷を与えて自動的に分極配向することが可能
であるためである。しかし、電界を印加しながらＳｉＯ
2−ＧｅＯ2薄膜の成膜及び分極配向処理を実行してもよ
い。また、誘電体であるＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜に極性粒
子照射によって電荷を蓄積することで、膜に局部的に大
きな電荷分布が発生して薄膜の絶縁破壊が起こる可能性
もある。そこで、このような絶縁破壊を防止する目的
で、適当な電界を外部電界として成膜中のＳｉＯ2−Ｇ
ｅＯ2薄膜に印加してもよい。この場合、以下の関係に
限られるものではないが、例えば、薄膜の絶縁破壊電場
＜（印加外部電場＋表面電荷による電場）の関係となる
ように外部電場を調整することが好ましい。
ては、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜に対し極性粒子を照射しな
がら成膜する際及び中性状態での成膜時において、該Ｓ
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜に対し分極配向の目的で電界印加は
行っていない。このように電界を印加しなくとも、本発
明の方法では、極性粒子の照射によりＳｉＯ2−ＧｅＯ2
薄膜内に電荷を与えて自動的に分極配向することが可能
であるためである。しかし、電界を印加しながらＳｉＯ
2−ＧｅＯ2薄膜の成膜及び分極配向処理を実行してもよ
い。また、誘電体であるＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜に極性粒
子照射によって電荷を蓄積することで、膜に局部的に大
きな電荷分布が発生して薄膜の絶縁破壊が起こる可能性
もある。そこで、このような絶縁破壊を防止する目的
で、適当な電界を外部電界として成膜中のＳｉＯ2−Ｇ
ｅＯ2薄膜に印加してもよい。この場合、以下の関係に
限られるものではないが、例えば、薄膜の絶縁破壊電場
＜（印加外部電場＋表面電荷による電場）の関係となる
ように外部電場を調整することが好ましい。
【００６０】以上の各実施形態１〜４においては、プラ
ス粒子であるプラスイオンとしては、Ａｒ+イオンを例
に挙げているが、上述のようにＡｒ+イオンに限らず、
Ｈｅ+イオン、Ｎｅ+イオン、Ｇｅ+イオン、Ｓｉ+イオ
ン、更にＮ+イオンなどが使用可能である。また、マイ
ナス粒子としては、上述のように電子ビームには限られ
ず、マイナスイオンであるＯ-イオン、（ＳｉＯ4）-ク
ラスタイオンなども採用可能である。なお、これらの
内、例えばＮ+イオンを照射した場合には、成膜後のＳ
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜のＮ+イオン照射領域内に照射した
窒素が残存して検出される可能性が高い。
ス粒子であるプラスイオンとしては、Ａｒ+イオンを例
に挙げているが、上述のようにＡｒ+イオンに限らず、
Ｈｅ+イオン、Ｎｅ+イオン、Ｇｅ+イオン、Ｓｉ+イオ
ン、更にＮ+イオンなどが使用可能である。また、マイ
ナス粒子としては、上述のように電子ビームには限られ
ず、マイナスイオンであるＯ-イオン、（ＳｉＯ4）-ク
ラスタイオンなども採用可能である。なお、これらの
内、例えばＮ+イオンを照射した場合には、成膜後のＳ
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜のＮ+イオン照射領域内に照射した
窒素が残存して検出される可能性が高い。
【００６１】次に、上述の実施形態１〜４において、Ａ
ｒ+イオンの照射パワーは、加速電圧が２０ｅＶ〜１Ｍ
ｅＶの範囲とすることができる。例えば、加速電圧１０
０ｅＶ程度でＡｒ+イオンを照射すると実用波長域の光
吸収が比較的小さくなる。一方、１ｋｅＶ程度とすると
ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の光学特性の非線形が増大する。
従って、これらの加速電圧は、要求されるＳｉＯ2−Ｇ
ｅＯ2薄膜の特性に応じて設定することが好適である。
なお、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の分極配向の度合いは、イ
オンや電子等の粒子の加速電圧だけでなく、照射するイ
オン電流又は電子ビーム量に対しても依存性を示す。こ
のため、要求される非線形光学特性に応じて適切な分極
配向状態となるようにこれらの電流値等を適切値に制御
することが好ましい。
ｒ+イオンの照射パワーは、加速電圧が２０ｅＶ〜１Ｍ
ｅＶの範囲とすることができる。例えば、加速電圧１０
０ｅＶ程度でＡｒ+イオンを照射すると実用波長域の光
吸収が比較的小さくなる。一方、１ｋｅＶ程度とすると
ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の光学特性の非線形が増大する。
従って、これらの加速電圧は、要求されるＳｉＯ2−Ｇ
ｅＯ2薄膜の特性に応じて設定することが好適である。
なお、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の分極配向の度合いは、イ
オンや電子等の粒子の加速電圧だけでなく、照射するイ
オン電流又は電子ビーム量に対しても依存性を示す。こ
のため、要求される非線形光学特性に応じて適切な分極
配向状態となるようにこれらの電流値等を適切値に制御
することが好ましい。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、薄膜化の可能な非線形光学シリカ薄膜においてその
成膜中に極性粒子を照射することにより、薄膜をその成
膜とほぼ同時に分極配向することができる。
は、薄膜化の可能な非線形光学シリカ薄膜においてその
成膜中に極性粒子を照射することにより、薄膜をその成
膜とほぼ同時に分極配向することができる。
【００６３】また、本発明によれば、該シリカ薄膜の膜
厚方向に周期的な分極配向構造を形成することも、また
シリカ薄膜の平面方向に周期的な分極配向構造を形成す
ることも可能である。
厚方向に周期的な分極配向構造を形成することも、また
シリカ薄膜の平面方向に周期的な分極配向構造を形成す
ることも可能である。
【図１】 本発明に係る複数の分極配向領域を備えたＳ
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜を形成するための真空蒸着装置の構
成例を示す図である。
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜を形成するための真空蒸着装置の構
成例を示す図である。
【図２】 実施形態１に係るＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の分
極配向状態と極性粒子の照射制御方法を説明する図であ
る。
極配向状態と極性粒子の照射制御方法を説明する図であ
る。
【図３】 実施形態１に係るＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の形
成手順を説明する図である。
成手順を説明する図である。
【図４】 実施形態２に係るＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の分
極配向状態と極性粒子の照射制御方法を説明する図であ
る。
極配向状態と極性粒子の照射制御方法を説明する図であ
る。
【図５】 実施形態２に係るＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の形
成手順を説明する図である。
成手順を説明する図である。
【図６】 実施形態３に係るＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜形成
方法と得られる薄膜とを説明する図である。
方法と得られる薄膜とを説明する図である。
【図７】 実施形態４に係るＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜形成
装置と得られる薄膜を説明する図である。
装置と得られる薄膜を説明する図である。
【図８】 従来のバルク結晶に分極反転構造を形成する
ための方法を説明する図である。
ための方法を説明する図である。
【図９】 従来のバルク結晶に分極反転構造を形成する
ための他の方法を説明する図である。
ための他の方法を説明する図である。
１０ ガラス基板、１２，２２，３２，５２ ＳｉＯ2
−ＧｅＯ2薄膜（非線形光学シリカ薄膜、シリカ薄
膜）、12-1,22-1 第１分極層、12-2,22-2 第２分極
層、12-3,22-3 第３分極層、１４ ルツボ、１６ イ
オン源（極性粒子源）、１８ 中和電極、３４ 金属マ
スク、４０ プラスイオン源（プラス粒子源）、４２
プラスイオンマスク（プラス粒子マスク）、４４ 電子
ビーム源（マイナス粒子源）、４６ 電子ビームマスク
（マイナス粒子マスク）。
−ＧｅＯ2薄膜（非線形光学シリカ薄膜、シリカ薄
膜）、12-1,22-1 第１分極層、12-2,22-2 第２分極
層、12-3,22-3 第３分極層、１４ ルツボ、１６ イ
オン源（極性粒子源）、１８ 中和電極、３４ 金属マ
スク、４０ プラスイオン源（プラス粒子源）、４２
プラスイオンマスク（プラス粒子マスク）、４４ 電子
ビーム源（マイナス粒子源）、４６ 電子ビームマスク
（マイナス粒子マスク）。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年７月１４日（１９９９．７．１
４）
４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】例えば、特開平２−１８７７３５号公報で
は、図８に示すように、単一方向に分極配向させたＬｉ
ＮｂＯ3結晶１の第一主面上に、得ようとする分極反転
周期構造に応じたストライプ状の第１の電極２を形成
し、結晶１の第２主面上にはその全面を覆うような第２
の電極３を形成している。そして、このストライプ状電
極２と第２の電極３との間に所定の直流電圧を印加する
ことで、第１の電極２のパターンに対応したパターンの
分極反転領域を結晶１の表面に形成している。
は、図８に示すように、単一方向に分極配向させたＬｉ
ＮｂＯ3結晶１の第一主面上に、得ようとする分極反転
周期構造に応じたストライプ状の第１の電極２を形成
し、結晶１の第２主面上にはその全面を覆うような第２
の電極３を形成している。そして、このストライプ状電
極２と第２の電極３との間に所定の直流電圧を印加する
ことで、第１の電極２のパターンに対応したパターンの
分極反転領域を結晶１の表面に形成している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2K002 AB12 CA02 DA20 FA27 FA30 GA10 HA18 4G059 AA01 AB06 EA07 EB03 4K029 AA09 AA24 BA50 BC07 CA03 CA09
Claims (7)
- 【請求項１】 非線形光学シリカ薄膜の製造方法であっ
て、 極性粒子を照射しながら非線形光学シリカ薄膜を成膜し
て、該シリカ薄膜内を分極配向させることを特徴とする
非線形光学シリカ薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の製造方法において、 前記非線形光学シリカ薄膜の成膜に際して、極性粒子照
射状態での薄膜形成と、中性粒子照射又は粒子の非照射
状態での薄膜形成とを繰り返し、前記シリカ薄膜の膜厚
方向に分極配向状態の異なる複数の領域を形成すること
を特徴とする非線形光学シリカ薄膜の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の製造方法において、 前記非線形光学シリカ薄膜の成膜に際し、プラス粒子照
射状態での薄膜形成と、マイナス粒子照射状態での薄膜
形成を繰り返し、前記シリカ薄膜の膜厚方向に分極配向
状態の異なる複数の領域を形成することを特徴とする非
線形光学シリカ薄膜の製造方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載の製造方法において、 一方の極性の粒子照射から他方の異なる極性の粒子照射
へと移行する間の期間には、更に、前記粒子照射処理を
施さずに前記シリカ薄膜を成膜し、又は前記シリカ薄膜
に対して中性粒子を照射しながら前記シリカ薄膜を成膜
することを特徴とする非線形光学シリカ薄膜の製造方
法。 - 【請求項５】 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の
製造方法において、 照射する前記極性粒子を選択的にマスクしながら前記非
線形光学シリカ薄膜に前記極性粒子を照射し、該シリカ
薄膜の膜平面方向に分極配向状態の異なる複数の領域を
形成することを特徴とする非線形光学シリカ薄膜の製造
方法。 - 【請求項６】 非線形光学シリカ薄膜を有する非線形光
学シリカ素子であって、 前記非線形光学シリカ薄膜は、その膜厚方向に、分極配
向状態の異なる複数の領域が形成されていることを特徴
とする非線形光学シリカ素子。 - 【請求項７】 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の
非線形光学シリカ薄膜は、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2を主成分と
して形成されていることを特徴とする非線形光学シリカ
薄膜との製造方法又は非線形光学シリカ素子。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22484098A JP3533950B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 非線形光学シリカ薄膜の製造方法及び非線形光学シリカ素子 |
| KR1019990011727A KR100337402B1 (ko) | 1998-08-07 | 1999-04-03 | 비선형 광학 실리카 박막의 제조방법 및 비선형 광학 실리카 소자 |
| DE69939413T DE69939413D1 (de) | 1998-08-07 | 1999-07-16 | Verfahren zur Herstellung einer nichtlinearen optischen Dünnschicht aus Siliziumdioxid und nichtlineares optisches Element aus Siliziumdioxid |
| EP99113934A EP0978754B1 (en) | 1998-08-07 | 1999-07-16 | Non-linear optical silica thin film manufacturing method and non-linear optical silica element |
| AU42449/99A AU723027B2 (en) | 1998-08-07 | 1999-08-03 | Non-linear optical silica thin film manufacturing method and non-linear optical silica element |
| US09/369,264 US6602558B1 (en) | 1998-08-07 | 1999-08-06 | Non-linear optical silica thin film manufacturing method and non-linear optical silica element |
| CA002279806A CA2279806C (en) | 1998-08-07 | 1999-08-09 | Non-linear optical silica thin film manufacturing method and non-linear optical silica element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22484098A JP3533950B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 非線形光学シリカ薄膜の製造方法及び非線形光学シリカ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000056349A true JP2000056349A (ja) | 2000-02-25 |
| JP3533950B2 JP3533950B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=16820008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22484098A Expired - Fee Related JP3533950B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 非線形光学シリカ薄膜の製造方法及び非線形光学シリカ素子 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
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