JPH01172936A - 光波長変換素子の製造方法 - Google Patents
光波長変換素子の製造方法Info
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- JPH01172936A JPH01172936A JP33197687A JP33197687A JPH01172936A JP H01172936 A JPH01172936 A JP H01172936A JP 33197687 A JP33197687 A JP 33197687A JP 33197687 A JP33197687 A JP 33197687A JP H01172936 A JPH01172936 A JP H01172936A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
- G02F1/377—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、コヒーレント光を利用する光情報処理分野、
あるいは光応用計測制御分野に使用する光波調変換素子
の製造方法に関するものである。
あるいは光応用計測制御分野に使用する光波調変換素子
の製造方法に関するものである。
従来の技術
有機非線形光学素子物質であるＭＮＡ （２−メチル−
４−ニトロアニリン）は非線形光学定数ｄが大きく、そ
の性能指数ｄ２／ｎ３（ｎは屈折率）はＬｉＮｂ０ｑの
２０００倍にもなるので、光導波路を作製し屈折率のモ
ード分散効果を利用して位相整合できれば高効率な光波
長変換素子が作製される。
４−ニトロアニリン）は非線形光学定数ｄが大きく、そ
の性能指数ｄ２／ｎ３（ｎは屈折率）はＬｉＮｂ０ｑの
２０００倍にもなるので、光導波路を作製し屈折率のモ
ード分散効果を利用して位相整合できれば高効率な光波
長変換素子が作製される。
慶応大学の佐々木氏（第３３回応用物理学閑係連合講演
会予稿集３ｐ−Ｌ−４参照）の上記ＭＮＡをガラス上に
温度効果法により成長させた例について述べる。第３図
に上記ＭＮＡによる光導波路作製系の断面図を示す。石
英基板１６．１７の間に溶融したＭＮＡ４ｂを毛細管現
象により侵入させたものを第３図に示されるように拡散
炉１８中で温度勾配を付け、この中より徐々に引き出す
（４０ｍｍ／ｄａｙ）ことによりＭＮＡを単結晶化させ
る。上記のようにして作製されたＭＮＡによる光導波ｍ
４ｂにＹＡＧレーザ光（波長１．０６μｍ）を入射させ
光波長変換を行っていた。
会予稿集３ｐ−Ｌ−４参照）の上記ＭＮＡをガラス上に
温度効果法により成長させた例について述べる。第３図
に上記ＭＮＡによる光導波路作製系の断面図を示す。石
英基板１６．１７の間に溶融したＭＮＡ４ｂを毛細管現
象により侵入させたものを第３図に示されるように拡散
炉１８中で温度勾配を付け、この中より徐々に引き出す
（４０ｍｍ／ｄａｙ）ことによりＭＮＡを単結晶化させ
る。上記のようにして作製されたＭＮＡによる光導波ｍ
４ｂにＹＡＧレーザ光（波長１．０６μｍ）を入射させ
光波長変換を行っていた。
発明が解決しようとする問題点
上記のような有機非線形物質であるＭＮＡを温度降下法
用いて成長させ光導波路を作製し光波長変換素子とした
例では、光導波路の厚みが均一にならず一部分でしか位
相整合しないことおよび単結晶の質が悪く非線形性が劣
化することなどにより変換効率が悪い上に素子の作製に
時間がかかり量産化できないといった問題点があった。
用いて成長させ光導波路を作製し光波長変換素子とした
例では、光導波路の厚みが均一にならず一部分でしか位
相整合しないことおよび単結晶の質が悪く非線形性が劣
化することなどにより変換効率が悪い上に素子の作製に
時間がかかり量産化できないといった問題点があった。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解消するもので、光波長変換素子
の製造方法構造に新たな工夫を加えることにより、特性
および量産性を大幅に向上させるものである。すなわち
、本発明の光波長変換素子の製造方法は基板上にエツチ
ングにより溝を形成する工程と、前記基板上に電極を形
成する工程と、前記電極上にバッファ層を形成する工程
と、前記バッファＮ上に有機非線形光学物質を塗布する
工程と、前記有機非線形光学物質の配向制御を行う工程
よりなるという手段を用いるものである。
の製造方法構造に新たな工夫を加えることにより、特性
および量産性を大幅に向上させるものである。すなわち
、本発明の光波長変換素子の製造方法は基板上にエツチ
ングにより溝を形成する工程と、前記基板上に電極を形
成する工程と、前記電極上にバッファ層を形成する工程
と、前記バッファＮ上に有機非線形光学物質を塗布する
工程と、前記有機非線形光学物質の配向制御を行う工程
よりなるという手段を用いるものである。
作用
本発明は上記手段により簡単に高品質な有機非線形光学
物質の作製が行え、しかも光導波路の膜厚が均質で閉じ
込めに優れた三次元導波路が作製でき大幅な変換効率の
向上および光波長変換素子の量産化が図れる。
物質の作製が行え、しかも光導波路の膜厚が均質で閉じ
込めに優れた三次元導波路が作製でき大幅な変換効率の
向上および光波長変換素子の量産化が図れる。
実施例
本発明の光素子の製造方法の第１の実施例の作製工程図
を第１図に示す。この実施例では光波長変換素子の基板
としてガラスを用いたものである。
を第１図に示す。この実施例では光波長変換素子の基板
としてガラスを用いたものである。
第１図は光波長変換素子の断面図である。まず、第１図
（ａ）で通常のフォトプロセスおよびドライエツチング
プロセスによりガラス基板１に幅５μｍ、深さ３μｍの
溝５を形成する。この場合、ドライエツチングのガスと
してＣＦ ａを用いた。次に同図（ｂ）で溝５に電極２
となるＡＩを１００ＯＡ蒸着する。次に同図（Ｃ）でフ
ォトエツチングを用いて溝５中央部のＡｔを除去した後
、ＳｉＯ２のバッファ層３ａを３０００Ａの厚み形成す
る。
（ａ）で通常のフォトプロセスおよびドライエツチング
プロセスによりガラス基板１に幅５μｍ、深さ３μｍの
溝５を形成する。この場合、ドライエツチングのガスと
してＣＦ ａを用いた。次に同図（ｂ）で溝５に電極２
となるＡＩを１００ＯＡ蒸着する。次に同図（Ｃ）でフ
ォトエツチングを用いて溝５中央部のＡｔを除去した後
、ＳｉＯ２のバッファ層３ａを３０００Ａの厚み形成す
る。
次に、同図（ｄ）でバッファＮａａ上に有機非線形光学
物質としてＭＮＡ２０％を含んだＰＭＭＡを溶媒に溶か
した有機ポリマー４ａをスピンコート法を用いて塗布す
る。このスピンコート法は簡単にしかも短時間に行え量
産向きである。さらに、有機ポリマー４ａを固化させた
後、電極２の両端に電圧５０Ｖをかけ配向制御する。次
に同図（ｅ）において、この上に４０００Ａ厚の５ｉＯ
２３ｂをスパッタにより形成する。以上の工程により溝
５に有機ポリマーの光導波′＃ｊ４が形成された。この
ガラス基板ｌ上に形成された先導波路４が波長変換を行
う光波長変換部となる。基本波であるＹＡＧレーザ光（
波長１．０６μｍ）を３０ｍＷ人射させたところ、３ｍ
Ｗの高調波（波長０．５３μｍ）が得られた。この場合
の変換効率は１０％であり、温度勾配法により作製した
光波長変換素子の２％に比べて極めて大きい。
物質としてＭＮＡ２０％を含んだＰＭＭＡを溶媒に溶か
した有機ポリマー４ａをスピンコート法を用いて塗布す
る。このスピンコート法は簡単にしかも短時間に行え量
産向きである。さらに、有機ポリマー４ａを固化させた
後、電極２の両端に電圧５０Ｖをかけ配向制御する。次
に同図（ｅ）において、この上に４０００Ａ厚の５ｉＯ
２３ｂをスパッタにより形成する。以上の工程により溝
５に有機ポリマーの光導波′＃ｊ４が形成された。この
ガラス基板ｌ上に形成された先導波路４が波長変換を行
う光波長変換部となる。基本波であるＹＡＧレーザ光（
波長１．０６μｍ）を３０ｍＷ人射させたところ、３ｍ
Ｗの高調波（波長０．５３μｍ）が得られた。この場合
の変換効率は１０％であり、温度勾配法により作製した
光波長変換素子の２％に比べて極めて大きい。
上記実施例では溝形成にエツチングとしてドライエツチ
ングを用いたため方形状の溝が簡単に形成でき、そのた
め電圧を横方向から引加するにはこのドライエッチグに
よる溝形成が極めて有効である。またこの先導波路の損
失はｌｄＢ／ｃｍと小さい。本発明の製造方法によれば
従来の温度勾配法で製造した光波長変換素子に比べて１
桁以上の量産性がある。
ングを用いたため方形状の溝が簡単に形成でき、そのた
め電圧を横方向から引加するにはこのドライエッチグに
よる溝形成が極めて有効である。またこの先導波路の損
失はｌｄＢ／ｃｍと小さい。本発明の製造方法によれば
従来の温度勾配法で製造した光波長変換素子に比べて１
桁以上の量産性がある。
次に本発明を使用した第二の実施例について説明する。
第２図に作製された光波長変換素子の側断面図を示す。
この例では、基板１′としてｎ−ｒｎＰを使用し、その
上に半導体レーザ部６を形成した。この半導体レーザ部
６はバッファ層７ａ。
上に半導体レーザ部６を形成した。この半導体レーザ部
６はバッファ層７ａ。
７ｂ、活性層８、コンタクト層９、電極１０ａ。
１０ｂより成る。この半導体レーザ部が形成された基板
１′に本発明の光波長変換素子の製造方法を適用し光波
長変換部１１を作製した。この波長変換部１１は実施例
１とほぼ同様の方法で作製された。ただし、ＩｎＰ系の
ドライエツチングにはガスとしてＢｒ２を用いた。有機
ポリマーによる光導波路４はバッファ層３ａ、３ｂには
さまれており、直接半導体レーザ部６の活性層８の光が
結合される。４０ｍＷ半導体レーザ光により６ｍＷの高
調波（波長０．６５μｍ）が得られた。この実施例のよ
うに半導体基板上に光波長変換部を形成し半導体レーザ
と一体化した光波長変換素子を作製することにより結合
効率が向上し大幅な変換効率の改善が可能となる。なお
ＭＮＡの透過波長域は０． ５μｍ以上であり、１μｍ
以上の波長の半導体レーザとのモノリシック化が可能で
ある。
１′に本発明の光波長変換素子の製造方法を適用し光波
長変換部１１を作製した。この波長変換部１１は実施例
１とほぼ同様の方法で作製された。ただし、ＩｎＰ系の
ドライエツチングにはガスとしてＢｒ２を用いた。有機
ポリマーによる光導波路４はバッファ層３ａ、３ｂには
さまれており、直接半導体レーザ部６の活性層８の光が
結合される。４０ｍＷ半導体レーザ光により６ｍＷの高
調波（波長０．６５μｍ）が得られた。この実施例のよ
うに半導体基板上に光波長変換部を形成し半導体レーザ
と一体化した光波長変換素子を作製することにより結合
効率が向上し大幅な変換効率の改善が可能となる。なお
ＭＮＡの透過波長域は０． ５μｍ以上であり、１μｍ
以上の波長の半導体レーザとのモノリシック化が可能で
ある。
ＭＮＡ以外にもＤＡＮなとも非線形定数が大きく有効と
思われる。また他の０． ４μｍ帯の波長を透過する有
機非線形光学物質をＧ ａ Ａ ｓ基板上に成長させる
ことにより０． ４μｍ帯の光波長変換素子も実現でき
る。 なお有機非線形光学物質の融点が２５０℃以上の
ものを用いると単結晶化の際に半導体レーザ部にダメー
ジを与えるため特に２５０℃以下のものが有効である。
思われる。また他の０． ４μｍ帯の波長を透過する有
機非線形光学物質をＧ ａ Ａ ｓ基板上に成長させる
ことにより０． ４μｍ帯の光波長変換素子も実現でき
る。 なお有機非線形光学物質の融点が２５０℃以上の
ものを用いると単結晶化の際に半導体レーザ部にダメー
ジを与えるため特に２５０℃以下のものが有効である。
発明の効果
本発明の光波長変換素子の製造方法によれば簡単に非線
形性および伝搬特性に優れた光導波路が作製できるため
光波長変換素子の変換効率向上に極めて有効である。ま
た、通常の半導体プロセスを使用できるので量産性の点
でも優れている。
形性および伝搬特性に優れた光導波路が作製できるため
光波長変換素子の変換効率向上に極めて有効である。ま
た、通常の半導体プロセスを使用できるので量産性の点
でも優れている。
さらに、本発明の光波長変換素子によれば、半導体レー
ザ上に直接有機非線形光学物質を形成できることにより
大幅な結合効率の向上が図れ光波長変換素子の出射パワ
ーが大幅に向上する。
ザ上に直接有機非線形光学物質を形成できることにより
大幅な結合効率の向上が図れ光波長変換素子の出射パワ
ーが大幅に向上する。
第１図は本発明の光波長変換素子の製造工程断面図、第
２図は本発明の光波長変換素子の製造方法を用いた第２
の実施例の構成断面図、第３図は従来のＭＮＡを用いた
光波長変換素子の製造工程における断面図である。 】・・・基板、２・・・電極、３・・・光波長変換部、
４・・・光導波路。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名／−−−π
ラスＸ孜 ２−ｔ、１ｋ （ｂ） 、τ
２図は本発明の光波長変換素子の製造方法を用いた第２
の実施例の構成断面図、第３図は従来のＭＮＡを用いた
光波長変換素子の製造工程における断面図である。 】・・・基板、２・・・電極、３・・・光波長変換部、
４・・・光導波路。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名／−−−π
ラスＸ孜 ２−ｔ、１ｋ （ｂ） 、τ
Claims (6)
- （１）基板上にエッチングにより溝を形成する工程と、
前記基板上に電極を形成する工程と、前記電極上にバッ
ファ層を形成する工程と、前記バッファ層上に有機非線
形光学物質を塗布する工程と、前記有機非線形光学物質
の配向制御を行う工程よりなることを特徴とする光波長
変換素子の製造方法。 - （２）有機非線形光学物質として有機ポリマーを使用し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光波長
変換素子の製造方法。 - （３）有機ポリマー中にＭＮＡまたはＤＡＮを含んでい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光波長
変換素子の製造方法。 - （４）有機非線形光学物質の融点が２５０℃以下である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光波長変
換素子の製造方法。 - （５）溝がドライエッチングにより形成されたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の光波長変換素子の
製造方法。 - （６）スピンコート法を用いて塗布したことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の光波長変換素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33197687A JPH01172936A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 光波長変換素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33197687A JPH01172936A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 光波長変換素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01172936A true JPH01172936A (ja) | 1989-07-07 |
Family
ID=18249754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33197687A Pending JPH01172936A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 光波長変換素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01172936A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0482736A2 (en) * | 1990-10-22 | 1992-04-29 | Pioneer Electronic Corporation | Method of manufacturing an optical wavelength converter |
| GB2252174A (en) * | 1990-12-17 | 1992-07-29 | Pioneer Electronic Corp | Wavelength conversion element. |
| EP0522637A2 (en) * | 1991-07-10 | 1993-01-13 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Planar optical element |
| US6249931B1 (en) | 1999-04-08 | 2001-06-26 | Toshiko Sato | Air wiper |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60149007A (ja) * | 1984-01-13 | 1985-08-06 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光導波路形成方法 |
| JPS6263922A (ja) * | 1985-09-17 | 1987-03-20 | Toshiba Corp | ２次高調波発生器 |
| JPS6286881A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光出力装置 |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP33197687A patent/JPH01172936A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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