JP2000206578A - 非線形光学シリカ薄膜の製造方法 - Google Patents
非線形光学シリカ薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JP2000206578A JP2000206578A JP11004750A JP475099A JP2000206578A JP 2000206578 A JP2000206578 A JP 2000206578A JP 11004750 A JP11004750 A JP 11004750A JP 475099 A JP475099 A JP 475099A JP 2000206578 A JP2000206578 A JP 2000206578A
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- Japan
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- thin film
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- geo2
- nonlinear optical
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- Withdrawn
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 十分な非線形光学特性を有する非線形光学シ
リカ薄膜の製造方法を提供する。 【解決手段】 ＳｉＯ2−ＧｅＯ2ガラスに電子を照射
し、基板１０の表面に電子ビーム蒸着によりＳｉＯ2−
ＧｅＯ2薄膜１２を形成する。この際同時にアルゴンイ
オンを注入し、イオンビームアシストを行う。これによ
りＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２中にダイポール１４が生成
される。次にアルゴンイオンの注入エネルギを低下さ
せ、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２表面にアルゴンイオンを
堆積させる。また、基板１０の裏面側に下部電極１６を
設け、これを接地しておく。以上により、アルゴンイオ
ンと下部電極１６との間に生じる電界により、ダイポー
ル１４が配向され、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２に非線形
光学特性が発現される。
リカ薄膜の製造方法を提供する。 【解決手段】 ＳｉＯ2−ＧｅＯ2ガラスに電子を照射
し、基板１０の表面に電子ビーム蒸着によりＳｉＯ2−
ＧｅＯ2薄膜１２を形成する。この際同時にアルゴンイ
オンを注入し、イオンビームアシストを行う。これによ
りＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２中にダイポール１４が生成
される。次にアルゴンイオンの注入エネルギを低下さ
せ、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２表面にアルゴンイオンを
堆積させる。また、基板１０の裏面側に下部電極１６を
設け、これを接地しておく。以上により、アルゴンイオ
ンと下部電極１６との間に生じる電界により、ダイポー
ル１４が配向され、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２に非線形
光学特性が発現される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリカガラスを使
用した非線形光学シリカ薄膜の製造方法に関する。
用した非線形光学シリカ薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、光エレクトロニクス技術への
応用のために、光制御機能を有する非線形光学材料が種
々提案されている。このような非線形光学材料の中で、
実用化されている代表例としてはＬｉＮｂＯ3（ニオブ
酸リチウム）が挙げられる。
応用のために、光制御機能を有する非線形光学材料が種
々提案されている。このような非線形光学材料の中で、
実用化されている代表例としてはＬｉＮｂＯ3（ニオブ
酸リチウム）が挙げられる。
【０００３】しかし、ニオブ酸リチウムの場合には、光
学素子として使用される際に、接続部材として使用され
るガラスとの屈折率や熱膨張率等の物性差のために損失
が発生する。従って、このようなニオブ酸リチウムに代
わるものとして、シリカガラスを基本とした非線形光学
材料が望まれている。このようなシリカガラス系の非線
形光学材料としては、例えば特開平６−３４０４４４号
公報にも開示されている。
学素子として使用される際に、接続部材として使用され
るガラスとの屈折率や熱膨張率等の物性差のために損失
が発生する。従って、このようなニオブ酸リチウムに代
わるものとして、シリカガラスを基本とした非線形光学
材料が望まれている。このようなシリカガラス系の非線
形光学材料としては、例えば特開平６−３４０４４４号
公報にも開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のシ
リカガラス系非線形光学材料（非線形光学シリカ薄膜）
の場合には、必ずしも非線形光学特性が十分ではなく、
実用化のためには更なる特性の改良が必要となってい
る。
リカガラス系非線形光学材料（非線形光学シリカ薄膜）
の場合には、必ずしも非線形光学特性が十分ではなく、
実用化のためには更なる特性の改良が必要となってい
る。
【０００５】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、十分な非線形光学特性を有す
る非線形光学シリカ薄膜の製造方法を提供することにあ
る。
ものであり、その目的は、十分な非線形光学特性を有す
る非線形光学シリカ薄膜の製造方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、非線形光学シリカ薄膜の製造方法であっ
て、イオンビームアシストを行いながら基板上に電子ビ
ーム蒸着によりＳｉＯ2−ＧｅＯ2系ガラス薄膜を形成す
る薄膜形成工程と、この薄膜形成工程よりも低エネルギ
でイオンビームアシストを行う配向処理工程と、を有す
ることを特徴とする。
に、本発明は、非線形光学シリカ薄膜の製造方法であっ
て、イオンビームアシストを行いながら基板上に電子ビ
ーム蒸着によりＳｉＯ2−ＧｅＯ2系ガラス薄膜を形成す
る薄膜形成工程と、この薄膜形成工程よりも低エネルギ
でイオンビームアシストを行う配向処理工程と、を有す
ることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。
実施形態という）を、図面に従って説明する。
【０００８】図１（ａ）〜（ｃ）には、本実施形態に係
る非線形光学シリカ薄膜の製造方法の各工程が示され
る。
る非線形光学シリカ薄膜の製造方法の各工程が示され
る。
【０００９】図１（ａ）において、図示しないハースラ
イナに載せられたＳｉＯ2−ＧｅＯ2ガラスに電子ビーム
を照射し、電子ビーム蒸着法により基板１０の表面にＳ
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜を形成する。このようにしてＳｉＯ
2−ＧｅＯ2薄膜を基板１０に電子ビーム蒸着する際に、
同時にアルゴンイオン（Ａｒ+）を注入し、イオンビー
ムアシストを行う。この場合のアルゴンイオンの注入エ
ネルギは１ｋｅＶ〜１ＭｅＶの範囲とする。なお、イオ
ンビームアシストに使用するイオンとしては、アルゴン
イオンの他にヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）等の不
活性ガスを使用することができる。以上の工程が、本発
明にかかる薄膜形成工程に相当する。
イナに載せられたＳｉＯ2−ＧｅＯ2ガラスに電子ビーム
を照射し、電子ビーム蒸着法により基板１０の表面にＳ
ｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜を形成する。このようにしてＳｉＯ
2−ＧｅＯ2薄膜を基板１０に電子ビーム蒸着する際に、
同時にアルゴンイオン（Ａｒ+）を注入し、イオンビー
ムアシストを行う。この場合のアルゴンイオンの注入エ
ネルギは１ｋｅＶ〜１ＭｅＶの範囲とする。なお、イオ
ンビームアシストに使用するイオンとしては、アルゴン
イオンの他にヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）等の不
活性ガスを使用することができる。以上の工程が、本発
明にかかる薄膜形成工程に相当する。
【００１０】ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜を蒸着する際にアル
ゴンイオンによりイオンビームアシストを行うと、Ｓｉ
Ｏ2−ＧｅＯ2の分子とアルゴンイオンとの衝突により、
非線形性の起源となるダイポール（ＧｅＥ’センタ）を
生成することができる。またこのときに、基板１０を例
えば３００℃程度まで加熱しておくことにより、さらに
効率よくダイポールを生成させることができる。
ゴンイオンによりイオンビームアシストを行うと、Ｓｉ
Ｏ2−ＧｅＯ2の分子とアルゴンイオンとの衝突により、
非線形性の起源となるダイポール（ＧｅＥ’センタ）を
生成することができる。またこのときに、基板１０を例
えば３００℃程度まで加熱しておくことにより、さらに
効率よくダイポールを生成させることができる。
【００１１】以上のようにして、基板１０上にＳｉＯ2
−ＧｅＯ2薄膜１２を形成した場合には、図１（ｂ）に
示されるように、その中に生成しているダイポール１４
の配向方向が、それぞれランダムな方向となっている。
従って、このままでは非線形特性を発現させることがで
きない。そこで、図１（ｃ）に示されるように、ＳｉＯ
2−ＧｅＯ2薄膜１２がある程度の膜厚まで成長した後
に、イオンビームアシストに使用しているアルゴンイオ
ンの注入エネルギを１００ｅＶ〜５００ｅＶ程度まで低
下させる。このように、図１（ａ）で示された薄膜形成
工程におけるイオンビームアシストよりも低エネルギで
イオンビームアシストを行う配向処理工程を実施するこ
とにより、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２の表面にアルゴン
イオンを堆積させることができる。また、基板１０の裏
面側には、下部電極１６が形成され、これが接地されて
いる。したがって、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２上に堆積
したアルゴンイオン（正イオン）と下部電極１６との間
に電界が生じ、これによりＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２中
のダイポール１４が一定方向に配向される。この結果、
ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２に非線形性を付与することが
できる。
−ＧｅＯ2薄膜１２を形成した場合には、図１（ｂ）に
示されるように、その中に生成しているダイポール１４
の配向方向が、それぞれランダムな方向となっている。
従って、このままでは非線形特性を発現させることがで
きない。そこで、図１（ｃ）に示されるように、ＳｉＯ
2−ＧｅＯ2薄膜１２がある程度の膜厚まで成長した後
に、イオンビームアシストに使用しているアルゴンイオ
ンの注入エネルギを１００ｅＶ〜５００ｅＶ程度まで低
下させる。このように、図１（ａ）で示された薄膜形成
工程におけるイオンビームアシストよりも低エネルギで
イオンビームアシストを行う配向処理工程を実施するこ
とにより、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２の表面にアルゴン
イオンを堆積させることができる。また、基板１０の裏
面側には、下部電極１６が形成され、これが接地されて
いる。したがって、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２上に堆積
したアルゴンイオン（正イオン）と下部電極１６との間
に電界が生じ、これによりＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２中
のダイポール１４が一定方向に配向される。この結果、
ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２に非線形性を付与することが
できる。
【００１２】以上のように、基板１０の表面にＳｉＯ2
−ＧｅＯ2薄膜１２を形成する際に、イオンビームアシ
ストのために注入されるアルゴンイオンの注入エネルギ
を変化させることにより、非線形性の起源であるダイポ
ールの生成及びこの配向を行うことができ、ＳｉＯ2−
ＧｅＯ2薄膜形成後にあらためてポーリング処理等によ
るダイポールの配向処理を行う必要がなくなる。
−ＧｅＯ2薄膜１２を形成する際に、イオンビームアシ
ストのために注入されるアルゴンイオンの注入エネルギ
を変化させることにより、非線形性の起源であるダイポ
ールの生成及びこの配向を行うことができ、ＳｉＯ2−
ＧｅＯ2薄膜形成後にあらためてポーリング処理等によ
るダイポールの配向処理を行う必要がなくなる。
【００１３】なお、図１（ａ）〜（ｃ）の工程を複数回
繰り返すことにより、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２の厚さ
を所望の厚さまで成長させることができる。
繰り返すことにより、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２の厚さ
を所望の厚さまで成長させることができる。
【００１４】従来行われていた、ダイポールの配向処理
工程であるポーリングでは、生成したＳｉＯ2−ＧｅＯ2
薄膜１２の全面に対応する電極を使用して分子配向処理
を行うので、ダイポールの分子配列を膜方向に所定のパ
ターンで制御することができなかった。
工程であるポーリングでは、生成したＳｉＯ2−ＧｅＯ2
薄膜１２の全面に対応する電極を使用して分子配向処理
を行うので、ダイポールの分子配列を膜方向に所定のパ
ターンで制御することができなかった。
【００１５】これに対して本実施形態に係る非線形光学
シリカ薄膜の製造方法によれば、下部電極１６の形状
を、例えば導波路パターンとすることにより、基板１０
上の所定の部分のみダイポール１４を配向させることが
できるので、ダイポール１４を所望のパターンに容易に
配向することができる。この結果、導波路等を容易に製
造することができる。
シリカ薄膜の製造方法によれば、下部電極１６の形状
を、例えば導波路パターンとすることにより、基板１０
上の所定の部分のみダイポール１４を配向させることが
できるので、ダイポール１４を所望のパターンに容易に
配向することができる。この結果、導波路等を容易に製
造することができる。
【００１６】さらに、上述した配向処理のパターン制御
は、イオンビームアシストに使用するアルゴンイオンの
照射を所定のパターンでスキャンさせることにより行う
こともできる。これによれば、下部電極１６を所定パタ
ーンとするためのフォトリソグラフィ工程が不要となる
うえに、図１（ａ）〜（ｃ）の工程を繰り返す際にアル
ゴンイオンの照射パターンを変化させれば、そのつど異
なるパターンの導波路を形成することができる。したが
って、２次非線形性を３次元構造に積層する構造も容易
に作成することができる。
は、イオンビームアシストに使用するアルゴンイオンの
照射を所定のパターンでスキャンさせることにより行う
こともできる。これによれば、下部電極１６を所定パタ
ーンとするためのフォトリソグラフィ工程が不要となる
うえに、図１（ａ）〜（ｃ）の工程を繰り返す際にアル
ゴンイオンの照射パターンを変化させれば、そのつど異
なるパターンの導波路を形成することができる。したが
って、２次非線形性を３次元構造に積層する構造も容易
に作成することができる。
【００１７】また、ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜１２を形成し
た後、アルゴンイオンの注入エネルギを変化させ、イオ
ンのエッチング効果等を利用してマスクレス工程で周期
構造、光導波路等微細な構造を作成することも可能とな
る。
た後、アルゴンイオンの注入エネルギを変化させ、イオ
ンのエッチング効果等を利用してマスクレス工程で周期
構造、光導波路等微細な構造を作成することも可能とな
る。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の形成時に、イオンビームアシス
トを行いながら形成し、このイオンの注入エネルギを制
御して、ダイポールの生成と配向とを一連の処理として
実行することができる。
ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜の形成時に、イオンビームアシス
トを行いながら形成し、このイオンの注入エネルギを制
御して、ダイポールの生成と配向とを一連の処理として
実行することができる。
【図１】 本発明に係る非線形光学シリカ薄膜の製造方
法の工程を示す図である。
法の工程を示す図である。
１０ 基板、１２ ＳｉＯ2−ＧｅＯ2薄膜、１４ ダイ
ポール、１６ 下部電極。
ポール、１６ 下部電極。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2K002 CA15 DA04 FA06 FA20 FA21 FA27 HA14 4G062 AA04 AA08 BB01 DA02 DB01 DC01 DD01 DE01 DF01 EA01 EA10 EB01 EC01 ED01 EE01 EF01 EG01 FA01 FB01 FC01 FD02 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM04 MM07 NN01
Claims (1)
- 【請求項１】 イオンビームアシストを行いながら基板
上に電子ビーム蒸着によりＳｉＯ2−ＧｅＯ2系ガラス薄
膜を形成する薄膜形成工程と、この薄膜形成工程よりも
低エネルギでイオンビームアシストを行う配向処理工程
と、を有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。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11004750A JP2000206578A (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | 非線形光学シリカ薄膜の製造方法 |
| CA002281265A CA2281265C (en) | 1998-09-22 | 1999-08-31 | Method for manufacturing a nonlinear optical thin film |
| EP99117340A EP0989446A3 (en) | 1998-09-22 | 1999-09-03 | Method for manufacturing a nonlinear optical thin film |
| KR1019990038862A KR100320644B1 (ko) | 1998-09-22 | 1999-09-11 | 비선형 광학 박막 제조방법 |
| US09/398,314 US6358572B1 (en) | 1998-09-22 | 1999-09-20 | Method for manufacturing a nonlinear optical thin film |
| AU48826/99A AU721595B2 (en) | 1998-09-22 | 1999-09-21 | Method for manufacturing a nonlinear optical thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11004750A JP2000206578A (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | 非線形光学シリカ薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000206578A true JP2000206578A (ja) | 2000-07-28 |
Family
ID=11592596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11004750A Withdrawn JP2000206578A (ja) | 1998-09-22 | 1999-01-11 | 非線形光学シリカ薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000206578A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6602558B1 (en) * | 1998-08-07 | 2003-08-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Non-linear optical silica thin film manufacturing method and non-linear optical silica element |
| US10007039B2 (en) | 2012-09-26 | 2018-06-26 | 8797625 Canada Inc. | Multilayer optical interference filter |
-
1999
- 1999-01-11 JP JP11004750A patent/JP2000206578A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6602558B1 (en) * | 1998-08-07 | 2003-08-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Non-linear optical silica thin film manufacturing method and non-linear optical silica element |
| US10007039B2 (en) | 2012-09-26 | 2018-06-26 | 8797625 Canada Inc. | Multilayer optical interference filter |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20040123 |