JP3273476B2

JP3273476B2 - 非線形光学装置および非線形光学導波路

Info

Publication number: JP3273476B2
Application number: JP08468393A
Authority: JP
Inventors: 浩久神原; 透丸野; 孝好林; 山下　　明
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1993-04-12
Filing date: 1993-04-12
Publication date: 2002-04-08
Anticipated expiration: 2017-04-08
Also published as: JPH06301074A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非線形光学装置および非
線形光学導波路に関し、詳細には光データ・情報処理や
光通信システムにおいて将来的に用いられる光スイッチ
や光メモリ、あるいは光信号演算処理装置などの非線形
光学装置およびこれに用いて好適な非線形光学導波路に
関する。

【０００２】

【従来の技術】非線形光学効果とは、物質中の電気分極
Ｐが、下記式（１）に示すように、光の電界Ｅに比例す
る項以外に、Ｅ₂ ，Ｅ₃ の高次項を持つために起こる効
果である。

【０００３】

【数１】 P ＝χ⁽¹⁾E＋χ⁽²⁾E² ＋χ⁽³⁾E³ ＋・・ (1) 高次項のうち特に第３項は、三次の非線形効果としてよ
く知られている第三高調波発生（周波数ωの入射光に対
して３ωの光を放出する現象）を示すとともに、下記式
（２）に示すように光の強度に依存した屈折率変化をも
たらす。

【０００４】

【数２】 n ＝n₀＋n₂I (2) ここで、ｎ₂ は式（１）の三次非線形感受率χ⁽³⁾ に対
して、下記式（３）の関係がある。

【０００５】

【数３】

【０００６】ただし、ｎ₀ は線形の屈折率、ｃは光速で
ある。単位は、ｎ₂ をｃｍ² ／Ｗ、χ⁽³⁾ をｃｇｓ−ｅ
ｓｕとした。

【０００７】かかる三次の非線形光学効果を有する光学
媒質と、光共振器、偏光子、あるいは反射鏡などの他の
光学素子とを組み合わせると光双安定素子、光制御光ス
イッチ、光変調器、あるいは位相共役波発生装置など、
光情報処理や光通信システムにおいて将来的に用いられ
る重要なデバイスを構築し得る。

【０００８】以下、三次非線形光学効果（非線形屈折率
変化）を応用した非線形光学装置の中から、光制御光ス
イッチである光カーシャッタスイッチについて説明す
る。

【０００９】光カーシャッタスイッチとは、入力光をゲ
ートパルス光でゲーティングし、ゲートパルスの時間波
形に対応した出力光を得ようとするものであり、図１３
に示すような構成を有する。図１３に示すように、光カ
ーシャッタスイッチは、非線形屈折率部材１０１の両側
に、互いに偏光軸が直交するよう配置された２枚の偏光
子１０２Ａおよび１０２Ｂを配置したものであり、２枚
の偏光子１０２Ａおよび１０２Ｂは直交偏光子系を構成
している。ここで、非線形屈折率部材１０１は長さ１ｍ
ｍのガラスセル内に非線形屈折率媒質であるＣＳ₂ （二
硫化炭素）液体を封入したものである。そして、非線形
屈折率部材１０１には、ゲートパルスＰ_g を斜め方向か
ら入射できるようになっている。

【００１０】この構成の光カーシャッタスイッチにおい
ては、ゲートパルスＰ_g が入射している間だけ部材１０
１内の非線形屈折率媒質に屈折率変化が生じる。したが
って、ゲートパルスＰ_g を非線形屈折率部材１０１に入
射しながら偏光子に１０２Ａに入力光Ｐ_i を入射する
と、偏光子１０２Ａを通過した入力光Ｐ_i の直線偏波
が、非線形屈折率部材１０１の屈折率変化によって楕円
偏波に変わり、そのために光の一部が直交偏光子１０２
Ｂを通過して出力光Ｐt となる。しかし、ゲートパルス
Ｐ_g を非線形屈折率部材１０１に入射しない状態で偏光
子に１０２Ａに入力光Ｐ_i を入射すると、偏光子１０２
Ａを通過した入力光Ｐ_i の直線偏波は、偏光子１０１Ｂ
を通過することができない。このように、この光カーシ
ャッタスイッチでは、入力光Ｐ_i はゲート光のパルスに
よって光スイッチされる。

【００１１】ここで、入力光の瞬間透過率Ｔおよび位相
変化量Δφはゲート光の偏光方向と入力光の偏光方向が
４５°傾いた時に最大となる。この場合、瞬間透過率Ｔ
および位相変化量Δφはそれぞれ下記式（４）および
（５）で表される。また、このときの非線形屈折率媒質
の屈折率ｎ_2,eff は、下記式（６）で表される。

【００１２】

【数４】 T ＝sin²（Δφ/2) (4)

【００１３】

【数５】

【００１４】

【数６】 n_2,eff＝n_2//−n₂₊ (6) ただし、上記式において、Ｌは媒質長、λは入力光波
長、Ｉ_g はゲート光パワー密度、n_2//およびn₂₊ はそれ
ぞれゲート光の偏光方向と平行および垂直方向での媒質
の非線形屈折率である。

【００１５】なお、式（４）から、Δφが十分小さいと
きには、下記式（７）に示す関係があることがわかる。

【００１６】

【数７】 T ∝ {χ⁽³⁾}² ・ L²・{I_g}² (7) 本発明者等がかかる従来型のＣＳ₂ 光カーシャッタスイ
ッチを追試した結果では、λ＝０．８３μｍ、Ｌ＝１ｍ
ｍ、Ｉ_g ＝１０ｋＷとしたときに、瞬間プローブ光透過
率Ｔ＝０．３％が得られた。

【００１７】このＣＳ₂ 光カーシャッタスイッチの応答
速度はピコ秒程度の高速応答を示すことが確認されてお
り、従って瞬間写真撮影や高速分光などの測定系に盛ん
に用いられている。しかしながら、従来のカー媒質は、
非線形効率は必ずしも大きくなく、従って極めて大きな
ゲート光強度が必要とされるという欠点があった。そこ
で、三次の非線形光学効果が大きく、加工性に富み、し
かも使用可能な波長範囲が広い材料の開発が熱望されて
おり、現在活発な材料開発研究が行われている。

【００１８】三次の非線形光学効果を有する材料のうち
では、芳香環や２重，３重結合などのπ電子共役系をも
つ有機材料が、最近特に注目されている。例えば、ポリ
（２，４−ヘキサジイン−１，６−ジオールビス（ｐ
−トルエンスルホネート）（略称ＰＴＳ）は、三次非線
形感受率χ⁽³⁾ の値として、χ⁽³⁾ ＝１×１０^-10 ｅｓ
ｕという大きな値（前記ＣＳ₂ より２桁大きな値）を持
つ。さらに、この非線形光学効果のメカニズムが、吸収
や分子，結晶との相互作用によるものではなく、純粋な
分子内π電子分極に由来するものであるため、光信号の
強度変化に追随可能な応答速度は１０^-14 ｓｅｃ程度以
下と極めて高速であり、しかも使用可能な波長範囲が広
いという長所を有する（文献Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅ
ｔ．Ｖｏｌ．３６，ｐ．９５６，（１９７６））。

【００１９】したがって、π電子共役系をもつ有機材料
が、光非線形光学装置の実現のための多くの候補材料の
なかで最も有望な材料系と考えられている。しかしなが
ら、三次非線形光学材料のデバイス化にあたっては、薄
膜作製技術の確立が重要である。一般に、三次非線形光
学材料の薄膜作製は、ラングミュア−ブロジェット（Ｌ
Ｂ）膜法、キャスト法、スピンキャスト法、蒸着法等で
行われる。

【００２０】このうち、蒸着法は、化合物をそのまま蒸
発または昇華させて成膜するため、非線形光学材料の特
性を最大限に活用できるという長所を有し、ポリジアセ
チレン膜等の作製に広く利用されている。しかしなが
ら、ポリジアセチレン系化合物の薄膜を蒸着法で作製す
るためには、ジアセチレンモノマーを蒸着法で成膜後、
光または熱で重合させる必要があった（Ｔ．Ｋａｎｅｔ
ａｋｅｅｔａｌ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．，Ｖｏｌ．５１，１９５７（１９８７））。この場
合、モノマー蒸着中の分解を防止するため、蒸着作業を
低温で行う必要があり、蒸着速度が０．０２μｍ／時間
程度と非常に小さいという欠点があった。また、蒸着後
に重合するため、膜質が変化し易いこと、膜厚が０．５
μｍ以上になると重合に伴う多結晶化のため膜質が急激
に低下するという欠点もあった。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、三次
非線形光学材料のデバイス適用にあたっては、膜厚が１
μｍ程度以上の薄膜を作製する必要があるため、蒸着法
で薄膜が作製可能で、かつ蒸着後の重合反応等を行わず
に高いχ⁽³⁾ を有する薄膜が得られる有機非線形光学薄
膜作製方法の開発が望まれている。

【００２２】最近、上記目的を達成するため、石英ガラ
ス基板上に蒸着したＣ₆₀フラーレンの蒸着膜の非線形光
学特性が検討され、波長１．０６４μｍのＮｄ：ＹＡＧ
レーザー光を利用して、χ⁽³⁾ ＝２×１０^-10 ｅｓｕも
の大きな値が得られている（Ｈ．Ｈｏｓｈｉｅｔａ
ｌ．Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．３
０，１３９７（１９９１））。ただし、これは、第三高
調波波長が３５５ｎｍであることから、Ｃ₆₀の吸収極大
波長領域（共鳴領域）での測定値である。一般に、共鳴
条件下では非共鳴条件下に比べて一桁程度大きなχ⁽³⁾
値が得られることが知られており、前記測定値も非共鳴
条件下に比べて大きくなっていることが予想される。し
かしながら、このＣ₆₀膜は、薄膜中の分子が蒸発し、レ
ーザ耐性に劣るという欠点があった。このため、Ｃ₆₀の
優れた高χ⁽³⁾ を最大限に活用できるように、レーザ耐
性に優れるＣ₆₀薄膜の作製方法の提案が望まれていた。

【００２３】本発明の目的は、このような事情に鑑み、
レーザ耐性に優れるフラーレン化合物薄膜を作製し、こ
れを光学媒質として用い、これと偏光子や光共振器、あ
るいは反射鏡などの光学素子とで構成される高速・高効
率の非線形光学装置を提供することをにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は、フラーレン化合物を薄膜材料として非
線形光学特性と耐レーザ特性に優れる素子用材料が実現
できる薄膜作製方法の検討を行い、その結果、高真空条
件下での蒸着法により耐レーザ特性を高めたχ⁽³⁾ の大
きなフラーレン化合物の薄膜を作製することができるこ
とを知見し、本発明を達した。

【００２５】本発明は、非線形屈折率効果を有する媒質
を含む非線形光学部材と、偏光子、光共振器、あるいは
反射鏡などの光学素子とを具備する非線形光学装置にお
いて、前記非線形光学部材が、フラーレン化合物と他の
化合物とを混合して高真空条件下で蒸着させた非線形蒸
着薄膜であり、前記他の化合物がチタニルフタロシアニ
ン、バナジルフタロシアニン、銅フタロシアニン等のフ
タロシアニン化合物や、ペリレンとテトラシアノキノジ
メタンとのＣＴ錯体であることを特徴とする非線形光学
装置にある。

【００２６】また、本発明は、溝が形成してある基板と
該溝内に設けられたコア層とを具備する非線形光学導波
路において、前記コア層が、フラーレン化合物と他の化
合物とを混合して高真空条件下で蒸着させた非線形蒸着
膜であり、前記他の化合物がチタニルフタロシアニン、
バナジルフタロシアニン、銅フタロシアニン等のフタロ
シアニン化合物や、ペリレンとテトラシアノキノジメタ
ンとのＣＴ錯体であることを特徴とする非線形光学導波
路にある。

【００２７】本発明では、高真空条件下における蒸着法
により作製したフラーレン化合物の薄膜を用いている。
かかる薄膜は、耐レーザ特性が高く、χ⁽³⁾ 値が１０
^-11 ｅｓｕ以上の大きな三次非線形光学定数を有する。
すなわち、本発明は、フラーレン薄膜の耐レーザ特性と
三次非線形光学特性を向上させるためには、蒸着時の真
空装置内圧力を低くすることが有効であるという知見に
基づくものである。ここで、高真空条件とは、１０^-8Ｔ
ｏｒｒ程度以下の真空条件、好ましくは１０^-9Ｔｏｒｒ
程度以下の真空条件をいう。これは、１０^-6Ｔｏｒｒ程
度の真空条件下では、形成された薄膜がレーザ照射によ
り瞬間的に蒸発し、１０^-7Ｔｏｒｒ程度の真空条件下で
も、形成した薄膜がレーザ照射によりかなり劣化するか
らである。

【００２８】また、これらの特性を向上させるために
は、蒸着基板に結晶性でかつ熱伝導率の高いサファイア
等を使用すること、蒸着時の基板温度を高くすること、
および作製したフラーレン薄膜上に保護膜を設けること
等も有効である。

【００２９】

【作用】本発明で用いるフラーレン化合物の薄膜は、容
易に導波路構造とすることができ、これにより特性の優
れた非線形光学導波路が実現できる。この非線形光学導
波路は、特に非線形光学装置に用いて好適であり、これ
を非線形光学部材として用いた光双安定素子、光スイッ
チ、位相共役波発生器などの非線形光学装置は、高効率
で動作し、実用に十分供し得る。

【００３０】さらに、本発明では、フラーレン化合物薄
膜として、フラーレン化合物に他の化合物を混合して形
成した薄膜を用いると、非線形光学特性をさらに向上す
ることができる。ここで、他の化合物としては、チタニ
ルフタロシアニン，バナジル（ＶＯ）フタロシアニン，
銅（Ｃｕ）フタロシアニン等のフタロシアニン化合物、
やペリレンとＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）と
のＣＴ錯体等を挙げることができる。

【００３１】なお、以下本発明をＣ₆₀フラーレンを用い
た場合を中心として説明するが、、本発明は、下記実施
例に限定されるものではなく、Ｃ７０を用いた場合等、
その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であ
ることは言うまでもない。

【００３２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００３３】（フラーレン薄膜の製造例１）図１１に示
した真空蒸着装置を用いてＣ₆₀フラーレン薄膜を作製し
た例を説明する。図１１に示すように真空蒸着装置は図
示しない排気装置により高真空条件下に保持することが
できる真空室１を備え、真空室１内上部には、例えば、
単結晶サファイアからなる基板２を保持し、蒸着時の基
板２の温度を制御するためのヒータブロック３が設けら
れている。また、真空室１の下部には、２台のＫ−セル
４Ａおよび４Ｂが設けられている。これらＫ−セル４Ａ
および４Ｂは、それぞれフラーレン等の蒸着物質を保持
する石英るつぼ５Ａおよび５Ｂを備え、これら石英るつ
ぼ５Ａおよび５Ｂ内の蒸着物質を加熱して気化させるた
めのものである。

【００３４】かかる真空蒸着装置を用いてＣ₆₀フラーレ
ン薄膜を作製した例を示す。まず、Ｋ−セル４Ａの石英
るつぼ５ＡにＣ₆₀フラーレンを０．５ｇ入れる一方、ヒ
ータブロック３に単結晶サファイアからなる基板２を密
着させて固定する。次に、真空室１内の圧力を２×１０
^-9Ｔｏｒｒ以下の超高真空条件に保つ。そして、Ｋ−セ
ル４Ａ内のフラーレンを徐々に加熱して３２５℃に調整
して、蒸着を開始し、これにより基板２上に３μｍ厚の
Ｃ₆₀フラーレン薄膜を得た。加熱により装置内圧力は上
昇したが、蒸着作業中は常に約８×１０^-9Ｔｏｒｒの圧
力を保っていた。

【００３５】得られた膜の光学特性を調べたところ、後
に述べる非線形光学装置構成に不可欠な光学的均一・平
坦性を備えており、レーザ光の直線偏波の薄膜通過時の
偏光保持率は、５０ｄＢ以上と極めて良好であった。高
パワーのレーザを照射した場合も、膜の耐性は以下の実
施例に示す実験を行うのに十分であった。サファイア基
板自身の熱伝導率が大きいことも、レーザ耐性を向上さ
せるのに役立った。

【００３６】また、非線形薄膜の表面上に、Ｋ−セル４
Ｂの石英るつぼ５Ｂを利用して、厚み２μｍのＣａＦ₂
からなる保護膜を適宜真空蒸着した。この場合のレー
ザ耐性を評価したところ、保護膜がないときと比較して
耐性が向上することが確認された。これは、特にフラー
レンのような蒸着しやすい薄膜に有効である。すなわ
ち、高パワーレーザを照射すると、光学装置のシグナル
強度が経時的減少を示す場合があるが、この場合におい
ても、保護膜を備えると、その減少の程度が大幅に減少
することが確認された。保護膜には、ＣａＦ₂ のほか、
ＳｉＯ₂ ，ＳｉＯ，ＴｉＯ₂ ，ＭｇＯ，ＭｇＦ₂ の蒸着
膜や、ポリイミド，ポリアミド，ナイロンのスピンコー
ト膜、およびシリコン樹脂，エポキシ樹脂，ウレタン樹
脂のキャスト膜、光学接着剤等が挙げられる。

【００３７】なお、Ｃ₆₀フラーレンを蒸着させる基板と
しては、サファイアの他、ＳｉやＳｉＯ₂ 等も好適であ
る。

【００３８】図１２にＣ₆₀フラーレン膜の透過率スペク
トルを示すが、波長が０．７μｍ以上になると、吸収が
大幅に減少し、媒質長が１０ｍｍ程度までは、素子構成
に何の障害にならないことがわかった。

【００３９】なお、図１２には、Ｃ７０フラーレン膜の
透過スペクトルも併せて示したが、Ｃ₆₀フラーレン膜と
同様に波長０．７μｍ以上では、吸収の問題が無視で
き、Ｃ₆₀フラーレン膜と同程度のχ⁽³⁾ 値を有している
ことから、Ｃ₆₀フラーレン膜の場合も同じような素子が
作製できることがわかる。。

【００４０】（フラーレン薄膜の製造例２）本製造例で
は、Ｃ₆₀を他の化合物と混合して薄膜を作製した結果を
示す。本製造例でも図１２に示す真空蒸着装置を用い
た。Ｃ₆₀フラーレン０．５ｇをＫ−セル４Ａの石英るつ
ぼ５Ａに入れ、さらにチタニルフタロシアニン０．５ｇ
をもう一つのＫ−セル４Ｂの石英るつぼ５Ｂに入れて薄
膜を作製した。Ｃ₆₀フラーレンとチタニルフタロシアニ
ンとの昇華温度の違いを考慮して、Ｋ−セル４Ａおよび
４Ｂの石英るつぼ５Ａおよび５Ｂの温度を、それぞれ３
２５℃および３５０℃とした。作製された薄膜は、Ｃ₆₀
とチタニルフタロシアニンとが混合したものとなり、厚
みが３μｍであった。

【００４１】得られた膜の光学特性を調べたところ、後
に述べる非線形光学装置構成に不可欠な光学的均一・平
坦性を備えており、レーザ光の直線偏波の薄膜通過時の
偏光保持率は、５０ｄＢ以上と極めて良好であった。す
なわち、Ｃ₆₀を他の化合物と混合することは、膜の平滑
性向上に寄与することがわかった。

【００４２】しかし、本製造例で最も注目すべきこと
は、高パワーのレーザを照射した場合の膜の耐性が、製
造例１よりも良好であったことである。これは、（１）
Ｃ₆₀フラーレンのみでは、その分子の形状上分子間相互
作用が極めて小さく、蒸発し易いという問題があった
が、チタニルフタロシアニンを混合させたことにより、
平面形のチタニルフタロシアニンがＣ₆₀フラーレン分子
間に入り、そのため分子間の相互作用が増して薄膜が堅
固になること、および、（２）チタニルフタロシアニン
の熱伝導率が大きく蒸発防止に役立つこと、等の理由に
よるものである。

【００４３】なお、Ｃ₆₀フラーレンに混合させる化合物
には、チタニルフタロシアニン以外のフタロシアニン化
合物や、ペリレンとＴＣＮＱとのＣＴ錯体を用いること
ができる。

【００４４】（参考例１）本参考例は、Ｃ₆₀フラーレン薄膜導波路を作製した例を
示す。この非線形光学導波路は、図１（Ａ）に示すよう
な溝１１ａが形成された基板１１を用いて作製されるも
のであり、図１（Ｂ）に示すように、基板１１に形成さ
れた溝１１ａ内にＣ₆₀フラーレン薄膜からなるコア部１
２と、このコア部１２を覆うクラッド部１３を有するも
のである。なお、溝１１ａ以外の基板１１とクラッド部
１３との間には、コア部１２とほぼ同じ厚さを有するＣ
₆₀フラーレン薄膜１４を備えている。また、コア部１２
の断面は３×３μｍ^２である。かかる非線形光学導波路
は、製造例１で用いたサファイア基板の代わりに、図１
（Ａ）に示したような溝１１ａが形成してあるサファイ
ア製の基板１１を用い、その他の条件は全て製造例１と
同じにしてＣ₆₀フラーレン薄膜を形成する。このように
蒸着を進めていくと、サファイア基板１１上には、溝１
１ａ内と溝１１ａ以外の基板１１上に同じ速度で薄膜が
作製されるのが観察された。そこで、膜厚が３μｍに達
したところで蒸着を止めたところ、３×３μｍ^２のコア
サイズのコア部１２を有する導波路を得ることができ
た。ここで、コア部１２以外の部分に蒸着されたＣ₆₀フ
ラーレン薄膜１４も形成されるが、この部分には光は一
切導波しないので、この部分は無視できる。ただし、表
面研磨により、コア部１２以外に蒸着されたＣ₆₀フラー
レン薄膜１４を除去しても良い。

【００４５】本製造例では、コア部１２およびＣ₆₀フラ
ーレン薄膜１４上に、コア部１２の蒸発を防止するこ
と、および空気と比べてコア部１２により近い屈折率を
有する保護膜をクラッド部とすることにより光の導波特
性を向上させることを目的として、ＣａＦ₂ からなる厚
み２μｍ保護膜をクラッド部１３として真空蒸着した
（図１（Ａ））。しかし、このクラッド部１３は必ずし
も必要ではない。

【００４６】かかる非線形光学導波路の光学特性を調べ
たところ、後に述べる非線形光学装置構成に不可欠な光
学的均一・平坦性を備えていた。また、レーザ光の直線
偏波の薄膜通過時の偏光保持率は、シングルモードでは
なかったが、３０ｄＢ以上と良好であった。結合損失お
よび導波損失は、両者あわせて１０ｄＢ以下（１０ｍｍ
長）であった。高パワーのレーザを照射した場合も、膜
の耐性は以下の実施例に示す実験を行うのに十分であっ
た。

【００４７】（実施例１）本実施例では、参考例１と同様な基板１１を用い、製造
例２と同様にして、非線形光学導波路を作製した。すな
わち、参考例１と同様に３×３μｍ^２のコア部となる溝
１１ａを有するサファイア基板１１を用い、製造例２と
同様に、Ｃ₆₀フラーレンとチタニルフタロシアニンとを
混合して蒸着させた。その後、参考例１と同様にクラッ
ド部を形成した。作製された導波路は、コアサイズが３
×３μｍ^２であった。

【００４８】光学特性を調べたところ、後に述べる非線
形光学装置構成に不可欠な光学的均一・平坦性を備えて
いた。また、レーザ光の直線偏波の薄膜通過時の偏光保
持率は、この場合もシングルモードではなかったが、３
０ｄＢ以上と良好であった。結合損失および導波損失
は、両者あわせて１０ｄＢ以下（１０ｍｍ長）であっ
た。耐レーザ特性も、製造例２と同様にチタニルフタロ
シアニンが混合されたことにより、実施例１と比べて向
上した。

【００４９】（実施例２）本実施例では、製造例１もしくは２で作製したＣ₆₀フラ
ーレン膜または参考例１もしくは実施例１の非線形光学
導波路を非線形光学部材として用い、図２に示す光カー
シャッタスイッチを構成した。図２に示すように、光カ
ーシャッタスイッチ２０は、非線形光学部材２１の一方
側に光学レンズ２２Ａおよびダイクロイックミラー２３
を介して偏光子２４Ａを配置する一方、他方側に光学レ
ンズ２２Ｂおよびフィルタ２５を介して偏光子２４Ａを
配置して構成される。ここで、偏光子２４Ａおよび２４
Ｂは互いに偏光軸が直交するように配置されている。ま
た、ダイクロイックミラー２３は、入射光の波長の光は
透過するが、ゲート光の波長の光は反射する性質を有
し、フィルタ２５は、入射光の波長の光は透過するが、
ゲート光の波長の光は透過しない性質を有する。

【００５０】この光カーシャッタスイッチ２０の動作を
評価するために、その入射側に１／２波長板（λ／２
板）２６を介してプローブ光源２７を設ける一方、出射
側に検出器２８を設けた。これにより、各光カーシャッ
タスイッチ装置２０の特性を観測した結果を以下に示
す。なお、以下の実験例では、このＣ₆₀フラーレン膜を
用いた例を代表として説明するが、これ以外、Ｃ₆₀フラ
ーレン／チタニルフタロシアニン膜、あるいは導波路構
造としたもの等を用いても、ほぼ同様の結果が得られ
た。

【００５１】プローブ光源２７からの入力光Ｐ_i として
は、波長０．９８μｍの半導体レーザ光を、ゲート光Ｐ
_t としては、波長１．０６４μｍのＮｄ³⁺−ＹＡＧレー
ザ光（６ｎｓｅｃ、１０Ｈｚ）をそれぞれ用いた。検出
器２８としては、応答速度２ｎｓｅｃの光電子増倍管を
用いた。

【００５２】製造例１，２および参考例１並びに実施例
１で作製したＣ₆₀フラーレン膜等を非線形光学部材２１
として用いた光カーシャッタスイッチ２０を評価したと
ころ、スイッチングが確認された。図３は、製造例１で
作製したＣ₆₀フラーレン膜（３μｍ厚）を用いた場合の
結果を示すものである。プローブ光透過率Ｔ値は式
（７）に従い、ゲート光パワーの２乗（すなわち、Ｉ_ｇ
の２乗）に比例して増大しており、光カーシャッタ動作
していることがわかる。波長１μｍ帯には大きな吸収は
なかった。

【００５３】さて、式（７）によれば、より小さいゲー
トパワーでスイッチングさせるには、光学媒質の長さを
長くすればよいが、実施例１で作製したＣ₆₀導波路（１
０ｍｍ長）を用いたところ、必要なゲート光パワーが３
桁低減され、位相変化量πが実現できた。この時のゲー
ト光パワーは、２Ｗであった。この結果から、Ｃ₆₀のχ
⁽³⁾ の値として５×１０^-11 ｅｓｕであることが見積ら
れた。

【００５４】なお、本発明の非線形光学装置は、通信波
長帯でも同様に動作すること、および、半導体レーザを
用いてもスイッチングすることが確かめられ、装置の大
幅なコンパクト化が可能であった。

【００５５】応答速度に関しては、ゲート光Ｐ_g をピコ
秒（１０Ｈｚ）色素（Ｄｙｅ）レーザ光とし、検出器２
８としてストリークカメラ（検出限界２ｐｓｅｃ）を用
いて調べたが、Ｃ₆₀フラーレン膜およびＣ₆₀フラーレン
／チタニルフタロシアニン膜は、ともに検出限界以下で
応答していることがわかった。有機固体材料の応答速度
は、一般に、１０^-14 ｓｅｃ程度と極めて高速であるこ
とが知られているが、本実施例で用いたＣ₆₀フラーレン
膜等の応答速度も同様であると考えられる。

【００５６】なお、この光カーシャッタスイッチは、ピ
コ秒以下のスイッチングスピードを有するため、信号光
に１００ＧＨｚ以上の変調をかける変調機能、１００Ｇ
Ｈｚ以上の繰り返し周波数をもつ信号光パルス列から任
意の信号パルスを取り出し、低繰り返しのパルス列に変
換するデマルチプレクシング機能、いくつかの低繰り返
し光パルス列を１００ＧＨｚ以上の光パルス列に多重化
するマルチプレクシング機能等を実現することができ
る。

【００５７】（参考例２）図４は本発明の非線形光学装置の他の参考例を説明する
図であって、参考例１で用いたＣ₆₀フラーレン導波路を
非線形光学部材３１として用いたものである。

【００５８】図４に示すように、光カーシャッタスイッ
チ３０の非線形光学部材３１の一方側には、入射側アー
ム３２ａおよび３２ｂならびに出射側アーム３２ｃおよ
び３２ｄを有する光ファイバ結合器３２の出射側アーム
３２ｄが接続されており、光ファイバ結合器３２の入射
側アーム３２ａにはファイバ型偏光子３３Ａが接続され
ている。一方、非線形光学部材３１の他方側には、ファ
イバ型偏光子３３Ｂが接続されている。ここで、ファイ
バ型偏光子３３Ａおよび３３Ｂは、偏波面保持ファイバ
をループ状に巻いて構成されたものであり、互いに偏光
軸が直交するように配置されている。なお、各接続は、
光学接着剤等により容易に行うことができる。また、フ
ァイバ型偏光子３３Ａの入射側には、光学レンズ３４Ａ
を介して入力光Ｐ_i が、光ファイバ結合器３２の入射ア
ーム３２ｂには、光学レンズ３４Ｂを介してゲート光Ｐ
_g が、それぞれ結合されるようになってる。さらに、フ
ァイバ型偏光子３３Ｂの出射側からは、フィルタ３５お
よび光学レンズ３４Ｃを介して出力光Ｐ_t のみを取り出
せるようになっている。すなわち、フィルタ３５は、光
ファイバ型偏光子３３Ｂから出射されるゲート光Ｐ_g を
遮断し、出力光Ｐ_tのみを透過する作用を有するもので
ある。なお、図４に示した構成の装置においては、光学
レンズ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ、および光フィルタ３５
を除くすべての光学部品が、端面結合を用いて一体構成
されており、装置は小型，軽量で安定性に優れていると
いう特長がある。

【００５９】このような光カースイッチシャッタ３０に
おいて、入力光Ｐ_i およびゲート光Ｐ_g を、それぞれ光
学レンズ３４Ａおよび３４Ｂを介して、光ファイバ型偏
光子３３Ａおよび光ファイバ結合器３２の入射側アーム
３２ｂから入射する。ここで、光ファイバ結合器３２
は、入力光Ｐ_i の波長に対しては入射側アーム３２ａか
らの光を０．１：９９．９の分岐比で出射側アーム３２
ｃおよび３２ｄに分岐し、ゲート光Ｐ_g の波長に対して
は入射側アーム３２ｂからの光を約０．１：９９．９の
分岐比で出射側アーム３２ｃおよび３２ｄに分岐する機
能を持っている。したがって、入力光Ｐ_i およびゲート
光Ｐ_g は、非線形光学部材３１に入射され、入力光Ｐ_i
のうちファイバ型偏光子３３Ｂを透過できる成分だけが
出力光Ｐ_tとなる。ここで、非線形光学部材３１である
Ｃ₆₀フラーレン導波路のサイズを、コアサイズ３×３μ
ｍ² 、長さ１０ｍｍとし、入力光Ｐ_i として波長１．０
６４μｍのパルスレーザ光を用いた場合、入力光強度
は、２０ＭＷ／ｃｍ² の低パワーで十分であった。ゲー
ト光としては色素パルスレーザの代わりに半導体レーザ
（波長０．８１μｍ、１．３μｍ等）を用いることも可
能であった。

【００６０】（参考例３）図５は本発明の非線形光学装置の他の参考例を説明する
図であり、本参考例では非線形光学部材４１としてＣ₆₀
フラーレン導波路を用いてマッハ・ツェンダー干渉計の
形態の光ゲート光スイッチ４０を構成したものである。

【００６１】図５に示すように、入射側アーム４２ａお
よび４２ｂならびに出射側アーム４２ｃおよび４２ｄを
有する第１の光ファイバ結合器４２の一方の出射側アー
ム４２ｃと、同様に入射側アーム４３ａおよび４３ｂな
らびに出射側アーム４３ｃおよび４３ｄを有する第２の
光ファイバ結合器４３の一方の入力側アーム４３ａとの
間に非線形光学部材４１が接続配置され、第１の光ファ
イバ結合器４２の他方の出射側アーム４２ｄと、第２の
光ファイバ結合器４３の他方の入力側アーム４３ｂとの
間には石英光ファイバ４４が接続配置されている。そし
て、第１の光ファイバ結合器４２の一方の入射側アーム
４２ａには、光学レンズ４５Ａを介して入力光Ｐ_i が、
第１の光ファイバ結合器４２の他方の入射側アーム４２
ｂには、光学レンズ４５Ｂを介してゲート光Ｐ_g が、そ
れぞれ結合されるようになってる。さらに、第２の光フ
ァイバ結合器４３の一方の出射側アーム４３ｄからは、
光学レンズ４５Ｃを介して出力光Ｐ_t を取り出せるよう
になっている。

【００６２】かかる光ゲート光スイッチ４０において、
入力光Ｐ_i を光学レンズ４５Ａを通して入射側アーム４
２ａから光ファイバ結合器４２に入射する一方、ゲート
光Ｐ_g を光学レンズ４５Ｂを通して入射側アーム４２ｂ
より第１の光ファイバ結合器４２に入射し、スイッチィ
ング特性を評価した。

【００６３】本参考例では、ゲート光源として、波長
１．３μｍの半導体レーザを直接変調した周波数１０Ｇ
Ｈｚ、ピーク尖頭値１Ｗの光を用いた。また、入力光と
して波長１．５２μｍの半導体レーザからの１０ｍＷ連
続光を用いた。

【００６４】第１の光ファイバ結合器４２は、入射側ア
ーム４２ａから入射した波長１．５２μｍの入力光Ｐ_i
を５０：５０の分岐比で出射側アーム４２ｃおよび４２
ｄに分岐し、入射アーム４２ｂから入射した波長１．３
μｍのゲート光を９９．９：０．１の分岐比で出射側ア
ーム４２ｃおよび４２ｄに分岐する機能を持っている。
一方、第２の光ファイバ結合器４３は、入射側アーム４
３ａおよび４３ｂから入射された波長１．５２μｍの光
をいずれも５０：５０の分岐比で出射側アーム４３ｃお
よび４３ｄに分岐し、また入射側アーム４３ａから入射
された波長１．３μｍの光を、０．１：９９．９の分岐
比で出射側アーム４３ｃおよび４３ｄに分岐する機能を
持っている。

【００６５】このような構成になっているので、波長
１．５２μｍの入力光Ｐ_i は、第１の光ファイバ結合器
４２により５０：５０に分岐された後、Ｃ₆₀フラーレン
導波路である非線形光学部材４１および石英ファイバ４
４をそれぞれ透過し、第２の光ファイバ結合器４３によ
り合流される。

【００６６】この構成はマッハ・ツェンダ干渉計と呼ば
れ、第２の光ファイバ結合器４３の出射側アーム４３ｃ
および４３ｄからそれぞれ出射される出力光Ｐ_t の光強
度Ｉc およびＩd は、下記式（８）および（９）で表す
ことができる。

【００６７】

【数８】

【００６８】

【数９】

【００６９】ここで、Ｉ_i は入力光Ｐ_i のパワー、Δφ
は非線形光学部材４１と石英ファイバ４４とを透過して
きた光の位相差であり、式（５）で与えられる。ただ
し、石英光ファイバ４４の非線形屈折率は無視した。

【００７０】この参考例において、励起光を入射しない
状態では、出力光Ｐ_ｔの光強度Ｉ_ｃおよびＩ_ｄは下記式
（１０）で表される。

【００７１】

【数１０】

【００７２】一方、励起光のピーク尖頭値が１Ｗのとき
には、出力光Ｐ_t の光強度Ｉ_c およびＩ_d は下記式（１
１）で表される。

【００７３】

【数１１】

【００７４】図６に本参考例におけるゲート光Ｐ_ｇと出
射側アーム４３ｃからの出力光Ｐ_ｔの時間波形を示す。
これにより、連続光として入射された入射光Ｐ_ｉが、１
０ＧＨｚのゲート光Ｐ_ｇにより高速スイッチされて出力
光Ｐ_ｔが取り出されている様子がわかる。

【００７５】（参考例４）図７は本発明の非線形光学装置のさらに他の参考例を説
明する図であり、参考例１のＣ₆₀フラーレン導波路を非
線形光学部材５１として用い、これをファイバループの
一部として用いて、ループミラー干渉計の形態の光ゲー
ト光スイッチ５０を構成したものである。

【００７６】図７に示すように、入射側アーム５２ａお
よび５２ｂならびに出射側アーム５２ｃおよび５２ｄを
有する第１の光ファイバ結合器５２の一方の出射側アー
ム５２ｄと、同様に入射側アーム５３ａおよび５３ｂな
らびに出射側アーム５３ｃおよび５３ｄを有する第２の
光ファイバ結合器５３の一方の入力側アーム５３ａとが
接続されており、第２の光ファイバ結合器５３の出射側
アーム５３ｃおよび５３ｄは、間に長さ１０ｍｍの非線
形光学部材５１を介してループ状に結合されている。そ
して、第１の光ファイバ結合器５２の一方の入射側アー
ム５２ａには、光学レンズ５４Ａを介して入力光Ｐ_i
が、第１の光ファイバ結合器５２の他方の入射側アーム
５２ｂには、光学レンズ５４Ｂを介してゲート光Ｐ_g
が、それぞれ結合されるようになってる。さらに、第２
の光ファイバ結合器５３の一方の入射側アーム４３ｂか
らは、光学レンズ５４Ｃを介して出力光Ｐ_t を取り出せ
るようになっている。

【００７７】かかる光ゲート光スイッチ５０において、
入力光Ｐi を光学レンズ５４Ａを通して入射側アーム５
２ａから第１の光ファイバ結合器５２に入射する一方、
ゲート光Ｐg を光学レンズ５４Ｂを通して入射側アーム
５２ｂより第１の光ファイバ結合器５２に入射し、スイ
ッチィング特性を評価した。

【００７８】本参考例では、ゲート光Ｐ_ｔとして、波長
１．３μｍの半導体レーザ光を直接変調した周波数１０
ＧＨｚ、ピーク尖頭値１Ｗの光を用いた。また、入力光
Ｐ_ｉとして、波長１．５２μｍの半導体レーザ光を直接
変調した周波数１００ＧＨｚ、ピーク尖頭値１０ｍＷの
光を用いた。

【００７９】第１の光ファイバ結合器５２は、入射側ア
ーム５２ａから入射した波長１．５２μｍの入力光Ｐ_i
を０．１：９９．９の分岐光で出射側アーム５２ｃおよ
び５２に分岐し、入射アーム５２ｂから入射した波長
１．３μｍのゲート光Ｐ_g も０．１：９９．９の分岐比
で出射側アーム５２ｃおよび５２ｄに分岐する機能を持
っている。一方、第２の光ファイバ結合器５３は、入射
側アーム５３ａから入射した波長１．５２μｍの光を５
０：５０の分岐比で出射側アーム５３ｃおよび５３ｄに
分岐し、また入射側アーム５３ａから入射された波長
１．３μｍの光を０．１：９９．９の分岐比で出射側ア
ーム５３ｃおよび５３ｄに分岐する機能を持っている。
このような構成になっているので、波長１．５２μｍの
入力光Ｐ_i は、第２の光ファイバ結合器５３により５
０：５０に分岐され、それぞれ右回りおよび左回りに非
線形光学部材５１を透過する。それぞれの光は第２の光
ファイバ結合器５３に再度入射し、それぞれ５０：５０
の比率に分岐されて、入射側アーム５３ａおよび５３ｂ
に戻る。

【００８０】このとき、入射側アーム５３ｂに戻る２つ
の光は、もしゲート光Ｐ_g が入射していないとすると、
光ファイバ結合器の本来の性質により、Δφ＝πだけの
位相差を生じている。すなわち、Ｐ_g ＝０のとき、最終
的に入射側アーム５３ａおよび５３ｂに戻る光の分岐比
は１：０であり、第２の光ファイバ結合器５３の入射側
アーム５３ｂから出射される出力光Ｐt の強度Ｉ₀ は０
である。

【００８１】一方、ゲート光Ｐ_g が入射しているとき、
ゲート光Ｐ_g のパルスはすべてアーム５３ｄから入射し
て左回りに非線形光学部材５１を通過する。すなわち、
ゲート光Ｐ_g のゲートパルスは第２の光ファイバ結合器
５３で分岐された入力光の右回りおよび左回りのパルス
のうちで、左回りのパルスにのみ屈折率変化を与える。
このときの出力光Ｐt の光強度Ｉ₀ は、下記式（１２）
で表すことができる。

【００８２】

【数１２】

【００８３】ただし、I_iは入力光Ｐ_i のパワーであり、
Δφは式（５）で与えられる。

【００８４】この参考例において、励起光を入射しない
状態では、出力光Ｐ_ｔの光強度Ｉ_ｃおよびＩ_ｄは下記式
（１３）で表される。

【００８５】

【数１３】

【００８６】一方、励起光のピーク尖頭値が１Ｗの時に
は、出力光Ｐ_t の光強度Ｉ_c およびＩ_d は下記式（１
４）で表される。これにより、１００ＧＨｚの入力光Ｐ
_i が、１０ＧＨｚのゲート光Ｐ_g により高速スイッチさ
れたことがわかる。

【００８７】

【数１４】

【００８８】（参考例５）図８は、本発明の非線形光学装置の他の参考例を説明す
る図である。本参考例の非線形光学装置６０は、非線形
光学部材６１の両側に入力光を約９０％反射して残りを
透過させる誘電体多層蒸着膜ミラー６２Ａおよび６２Ｂ
を対向させて配置した外部光共振器であり、非線形光学
部材６１として、参考例１で作製したＣ₆₀フラーレン導
波路を用いている。この非線形光学部材６１の導波路
は、３μｍ×３μｍ×１ｍｍとした。なお、この導波路
への光の入出力は図示しない光学レンズ等の光学系を用
いる。

【００８９】図８に示した非線形光学装置６０を動作さ
せるには、入力光波長を僅か変化させるか、あるいは共
振器長（ミラー間隔）を僅か変化させて共振条件を調整
すれば良い。本実施例の場合には、波長１．０６４μｍ
のＹＡＧレーザ光を使用したので、調整は共振器長を変
化させる方法によった。一方側から入力光Ｐ_i を入力
し、他方側から出力光Ｐ_t を出力させた場合、入力光Ｐ
_i の強度と出力光Ｐ_t強度との関係は、図９（Ａ）お
よび（Ｂ）で表され、リミッタ動作および双安定動作が
得られることがわかる。なお、図中の矢印はI_iの増加
時、および減少時のＩt の特性を現す経路を示す。

【００９０】動作に必要な最小入力光強度（Ｉ_i ^min）は
解析的に、下記式（１５）で与えられる。

【００９１】Ｉ_i ^min ＝(Kλ)/(n₂l) （１５）（ただし、λは光の波長、ｌは光学媒質長、Ｋは鏡の反
射率と共振器長調整とで決まる係数であり、ほぼ０．０
０１である）本参考例では、λ＝１．０６４μｍ、ｌ＝
１ｍｍ、ｎ_２＝２×１０^−１２ｃｍ^２／Ｗであるから、
下記式（１６）で求められる。

【００９２】

【数１６】

【００９３】この値は、本参考例の装置が、半導体レー
ザを用いても十分動作可能であることを示しているが、
実際、波長１．３μｍの半導体レーザを用いての動作が
確認された。

【００９４】なお、装置の反応速度は、光学媒質の応答
時間τ（＜１０^-14 ｓｅｃ）と共振器光子寿命ｔ_p との
大きい方で決まり、下記式（１６）から計算される。

【００９５】 t_p＝−ｌ_ｏｐ/(C・lnR) （１７）（ただし、ｌ_ｏｐは共振器の光学長、Ｃは光速、Ｒはミ
ラーの反射率）ここで、共振器寿命ｔ_ｐが、６×１０
^−１１ｓｅｃであり、ｔ_ｐ＞τであるから、この値が装
置の応答速度となる。しかしながら、製造例１で作製し
たＣ₆₀ フラーレン膜（厚さ３μｍ）を用いた場合は、ｔ
_ｐが２×１０^−１３ｓｅｃと低減し、装置の高速化に有
利である。そこで、装置の高速化の目的には、参考例１
で作製したＣ₆₀膜等を用いることとした。装置の応答速
度を調べたところ、１０^−１２ｓｅｃ以下であることが
確かめられた。

【００９６】（参考例６）図１０は、位相共役波発生装置の参考例を説明する図で
ある。この位相共役波発生装置７０は、製造例１で作製
したＣ₆₀フラーレン膜を非線形光学部材７１として用い
たものであり、この非線形光学部材７１の一方側に半透
過鏡７２Ａおよび７２Ｂを配置し、他方側に全反射鏡７
３を配置することにより構成されている。

【００９７】この構成は縮退４光波混合と呼ばれる光学
装置であって、非線形屈折率効果を有する非線形光学部
材７１に、Ａ₁ ，Ａ₂ （Ａ1 と反対方向），Ａ_p （傾入
射）の３つの光波が入射すると、Ａ_p に対して空間位相
項のみが共役である第４の光波（Ａ_c ）が発生するもの
である。

【００９８】本参考例においても、装置の高速安定性、
および低パワー動作が確認され、画像情報処理技術にお
ける像修正や、実時間ホログラフィなどへの有効な手段
となり得ることが示された。

【００９９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明で用いる高
真空条件下で蒸着されたＣ₆₀フラーレン膜等は、耐レー
ザ特性が優れるとともに三次非線形感受率が極めて大き
く、しかも良好な光透過特性と加工性を示すので、光ス
イッチ、光双安定素子、あるいは位相共役波発生装置な
ど将来の光情報処理あるいは光通信分野で重要な位置を
占める非線形光学装置を実現できる。しかも、非線形屈
折率効果のメカニズムが吸収過程を用いていない三次分
極効果であるために、通信波長帯を含む広い波長範囲
で、１０^-14 ｓｅｃの超高速動作を実現することができ
る。

【０１００】また、本発明の非線形光導波路は、あらか
じめ溝を設けたサファイア基板等を用意し、その上に蒸
着するだけで容易に作製でき、しかも、耐レーザ特性が
優れるとともに三次非線形感受率が極めて大きいものな
ので、非線形光学装置に用いて特に好適なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一参考例に係る非線形光学導波路を示
す模式的斜視図である。

【図２】本発明の実施例２の光カーシャッタスイッチ装
置を示す概略構成図である。

【図３】本発明の実施例２におけるＣ₆₀膜を用いた光カ
ーシャッタのプローブ光透過率のゲート光パワー依存性
を示すグラフである。

【図４】本発明の参考例２の光カーシャッタスイッチ装
置を示す概略構成図である。

【図５】本発明の参考例３のマッハ・ツェンダ干渉計形
の光制御光スイッチを示す概略構成図である。

【図６】本発明の参考例３における入力光、ゲート光お
よび出力光の時間波形を示す波形図である。

【図７】本発明の参考例４のループミラー干渉計形の光
制御光スイッチを示す概略構成図である。

【図８】本発明の参考例５の光双安定装置を示す概略構
成図である。

【図９】本発明の参考例５の光双安定装置の動作特性図
であり、（Ａ）はリミッタ動作、（Ｂ）は双安定動作を
示す。

【図１０】本発明の参考例６の位相共役波発生装置の概
略構成図である。

【図１１】本発明で用いた真空蒸着装置の概略図であ
る。

【図１２】フラーレン膜の透過スペクトル図である。

【図１３】従来の光カーシャッタスイッチの構成図であ
る。

【符号の説明】

１１基板１１ａ溝１２コア部１３クラッド部１４フラーレン薄膜２０，３０，４０，５０，６０，７０非線形光学装置２１，３１，４１，５１，６１，７１非線形光学部材２２Ａ，２２Ｂ，３４Ａ〜３４Ｃ，４５Ａ〜４５Ｃ，５
４Ａ〜５４Ｃ光学レンズ２３ダイクロイックミラー２４Ａ，２４Ｂ偏光子２５フィルタ２６１／２波長板２７プローブ光源２８検出器３２，４２，４３，５２，５３光ファイバ結合器３３Ａ，３３Ｂ光ファイバ偏光子１１非線形屈折率媒質Ｐ_ｉ入力光Ｐ_ｔ出力光Ｐ_ｇゲート光

フロントページの続き (72)発明者山下明東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (56)参考文献特開平４−42216（ＪＰ，Ａ) 松岡純他，Ｃ60蒸着膜の光学非線形性，第32回ガラスおよびフォトニクス材料討論会講演要旨集，1991年11月25 日，第59−60頁

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】非線形屈折率効果を有する媒質を含む非
線形光学部材と、偏光子、光共振器、あるいは反射鏡な
どの光学素子とを具備する非線形光学装置において、前
記非線形光学部材が、フラーレン化合物と他の化合物と
を混合して高真空条件下で蒸着させた非線形蒸着薄膜で
あり、前記他の化合物がチタニルフタロシアニン、バナ
ジルフタロシアニン、銅フタロシアニン等のフタロシア
ニン化合物や、ペリレンとテトラシアノキノジメタンと
のＣＴ錯体であることを特徴とする非線形光学装置。
【請求項２】溝が形成してある基板と該溝内に設けら
れたコア層とを具備する非線形光学導波路において、前
記コア層が、フラーレン化合物と他の化合物とを混合し
て高真空条件下で蒸着させた非線形蒸着膜であり、前記
他の化合物がチタニルフタロシアニン、バナジルフタロ
シアニン、銅フタロシアニン等のフタロシアニン化合物
や、ペリレンとテトラシアノキノジメタンとのＣＴ錯体
であることを特徴とする非線形光学導波路。