JPH01183630A - 非線形光学素子 - Google Patents
非線形光学素子Info
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- 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
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- G—PHYSICS
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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】
〔技術分野〕
本発明は非線形光学効果を利用して短波長の光を得る非
線形光学素子に関する。
線形光学素子に関する。
従来、短波長の光を得る為に高調波を発生させる装置が
提案されている。このような装置の概略図を第７図に示
す。
提案されている。このような装置の概略図を第７図に示
す。
第７図において、半導体レーザ３１から発した角振動数
ωの基本波３２は、ＬｉＮｂ０３やＫＤＰ等の非線形光
学結晶３０に入射し、角振動数ωの透過波３３とともに
、角振動数２ωの高調波３４を発生する。
ωの基本波３２は、ＬｉＮｂ０３やＫＤＰ等の非線形光
学結晶３０に入射し、角振動数ωの透過波３３とともに
、角振動数２ωの高調波３４を発生する。
また、上記高調波を変調する装置としては、第８図に示
すような装置が知られている。第８図において、第７図
と同一の部材には、同一の符号を付し、詳細な説明は省
略する。ここでは、非線形光学結晶の代わりに有極性高
分子３５が用いられている。
すような装置が知られている。第８図において、第７図
と同一の部材には、同一の符号を付し、詳細な説明は省
略する。ここでは、非線形光学結晶の代わりに有極性高
分子３５が用いられている。
この有極性高分子３５には電源３８によりバイアス電場
が印加され、このバイアス電場は変調器３９によって変
調を受ける。バイアス電場をオンすると、有極性高分子
３５の各分子が同一方向を向いて、非線形感受率χ〈２
）が増大し、高調波３４が発生する。
が印加され、このバイアス電場は変調器３９によって変
調を受ける。バイアス電場をオンすると、有極性高分子
３５の各分子が同一方向を向いて、非線形感受率χ〈２
）が増大し、高調波３４が発生する。
バイアス電場をオフにすると、熱的に分子の向きが乱さ
れるのでχ３２）が減少し、高調波３４も減少する。
れるのでχ３２）が減少し、高調波３４も減少する。
しかしながら、これらの装置は以下のような問題点を有
していた。
していた。
ｌ）非線形感受率χ３２）が小さい為、高調波の発生効
率が低い。
率が低い。
２）半導体レーザ等の発光デバイスと同一基板上に作成
するのが難しい。
するのが難しい。
３）第７図示の装置の場合、良質な非線形光学結晶を作
成するのにコストがかがる。
成するのにコストがかがる。
４）第８図示の装置の場合、バイアス電場によって分子
を回転させて整列させているので、数ｍ５ｅｃ程度の遅
い応答速度しか得られない。
を回転させて整列させているので、数ｍ５ｅｃ程度の遅
い応答速度しか得られない。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、安価
に作成、出来、高調波の発生効率が高い非線形光学素子
を提供することにある。
に作成、出来、高調波の発生効率が高い非線形光学素子
を提供することにある。
本発明の他の目的は、速い応答速度で高調波を変調出来
る非線形光学素子を提供することにある。
る非線形光学素子を提供することにある。
本発明の上記目的は、非線形光学効果を利用して、入射
した角振動数ωの光から角振動数２ωの光を発生させる
非線形光学素子を、母体となる半導体又は絶縁体中に、
プランク定数をり、’ｈ−ｈ／２πとしたときに、２ｈ
ωｚＥｇを満たすバンドギャップＥｇを有し、母体とは
異なる直接遷移型の半導体又は絶縁体を、励起子と同程
度の大きさにして埋め込んで構成し、この埋め込まれた
半導体又は絶縁体に、電子と正孔の波動函数の重心が異
なるように、電子と正孔に対して非対称なポテンシャル
を与えることによって達成される。
した角振動数ωの光から角振動数２ωの光を発生させる
非線形光学素子を、母体となる半導体又は絶縁体中に、
プランク定数をり、’ｈ−ｈ／２πとしたときに、２ｈ
ωｚＥｇを満たすバンドギャップＥｇを有し、母体とは
異なる直接遷移型の半導体又は絶縁体を、励起子と同程
度の大きさにして埋め込んで構成し、この埋め込まれた
半導体又は絶縁体に、電子と正孔の波動函数の重心が異
なるように、電子と正孔に対して非対称なポテンシャル
を与えることによって達成される。
即ち、本発明の素子は半導体又は絶縁体から成る母体に
、励起子のボーア半径と同程度のサイズを持つ直接遷移
型の半導体又は絶縁体を埋め込んで作られた、所謂量子
マイクロへテロ構造（ＱｕａｎｔｕｍＭｉｃｒｏ Ｈ
ｅｔｅｒｏ ５ｔｒｕｃｔｕｒｅ、以下ＱＭＨ３と記
す）において、電子と正孔の重心位置が異なるようなポ
テンシャルを付加すると、励起子が巨大な双極子モーメ
ントを持つようになり、２１ωｚＥｇを満たす光に対し
て非常に大きな非線形感受率χ３２ゝを持つという、本
発明者が始めて見い出した現象を利用したものである。
、励起子のボーア半径と同程度のサイズを持つ直接遷移
型の半導体又は絶縁体を埋め込んで作られた、所謂量子
マイクロへテロ構造（ＱｕａｎｔｕｍＭｉｃｒｏ Ｈ
ｅｔｅｒｏ ５ｔｒｕｃｔｕｒｅ、以下ＱＭＨ３と記
す）において、電子と正孔の重心位置が異なるようなポ
テンシャルを付加すると、励起子が巨大な双極子モーメ
ントを持つようになり、２１ωｚＥｇを満たす光に対し
て非常に大きな非線形感受率χ３２ゝを持つという、本
発明者が始めて見い出した現象を利用したものである。
非対称なポテンシャルは、例えば、ＱＭＨ３にバイアス
電場を印加することによって付与出来る。ここで、この
バイアス電場を変調すれば高調波の変調が可能になるわ
けであるが、その応答速度は、分子の回転のような遅い
プロセスを含まない為、ｐ ｓｅｃ以上の高速となる。
電場を印加することによって付与出来る。ここで、この
バイアス電場を変調すれば高調波の変調が可能になるわ
けであるが、その応答速度は、分子の回転のような遅い
プロセスを含まない為、ｐ ｓｅｃ以上の高速となる。
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第１図は本発明の非線形光学素子の第１の実施例を示す
略断面図である。図において、■は無ドープのＡ Ｉ
Ａｓから成る母体半導体、２は無ドープのＧａＡｓから
成る埋込半導体を示す。母体半導体ｌ及び埋込半導体２
は、交互に幾重にも積層されて、全体としてＱ Ｍ Ｉ
−Ｉ Ｓの一つである量子井戸構造（ＱｕａｎｔｕｍＷ
６１ Ｉ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
、以下ＱＷＳと記す）３を構成している。埋込半導体２
の厚さは、ＧａＡｓにおける励起子のボーア半径にほぼ
等しい１２０人である。ＱＷＳ３の両側には、オーミッ
クコンタクトをとる為のｐ型領域５及びｎ型領域６を夫
々介して電極５１及び５２が設けられている。７及び８
は、夫々領域５及び６のキャリアがＱＷＳ３に流入しな
いように設けた無ドープのＡｊ！Ａｓから成る電荷分離
層である。電極５１．５２間には、電源５０によってバ
イアス電場が印加される。
略断面図である。図において、■は無ドープのＡ Ｉ
Ａｓから成る母体半導体、２は無ドープのＧａＡｓから
成る埋込半導体を示す。母体半導体ｌ及び埋込半導体２
は、交互に幾重にも積層されて、全体としてＱ Ｍ Ｉ
−Ｉ Ｓの一つである量子井戸構造（ＱｕａｎｔｕｍＷ
６１ Ｉ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
、以下ＱＷＳと記す）３を構成している。埋込半導体２
の厚さは、ＧａＡｓにおける励起子のボーア半径にほぼ
等しい１２０人である。ＱＷＳ３の両側には、オーミッ
クコンタクトをとる為のｐ型領域５及びｎ型領域６を夫
々介して電極５１及び５２が設けられている。７及び８
は、夫々領域５及び６のキャリアがＱＷＳ３に流入しな
いように設けた無ドープのＡｊ！Ａｓから成る電荷分離
層である。電極５１．５２間には、電源５０によってバ
イアス電場が印加される。
次に上記素子の動作原理を説明する。第２図は、第１図
におけるＱＷＳ３の一部分のエネルギーバンドを示す図
である。第２図において、７１は伝導帯の底のエネルギ
ー、７２は価電子帯の頂上のエネルギー、８１は電子の
波動函数、８２は正孔の波動函数を示す。ＱＷＳ３には
、電源５０によってバイアス電場が印加されている為、
ポテンシャルは全体に傾いたものになっている。従って
、電子及び正孔に対するポテンシャルは非対称であり、
これらの波動函数８１及び８２は互いに重心位置が異な
っている。その結果、電子と正孔の束縛状態である励起
子は、大きな双極子モーメントを持つようになる。
におけるＱＷＳ３の一部分のエネルギーバンドを示す図
である。第２図において、７１は伝導帯の底のエネルギ
ー、７２は価電子帯の頂上のエネルギー、８１は電子の
波動函数、８２は正孔の波動函数を示す。ＱＷＳ３には
、電源５０によってバイアス電場が印加されている為、
ポテンシャルは全体に傾いたものになっている。従って
、電子及び正孔に対するポテンシャルは非対称であり、
これらの波動函数８１及び８２は互いに重心位置が異な
っている。その結果、電子と正孔の束縛状態である励起
子は、大きな双極子モーメントを持つようになる。
これは、ＱＷＳ３が全体として大きな非線形感受率χ（
２）を有するようになることを意味する。例えば、Ｇａ
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓから成るＱＷＳは、ＬｉＮｂ０３の
４００倍、ＫＤＰの５０００倍の値のχ（２）を有する
。
２）を有するようになることを意味する。例えば、Ｇａ
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓから成るＱＷＳは、ＬｉＮｂ０３の
４００倍、ＫＤＰの５０００倍の値のχ（２）を有する
。
このＱＷＳａ中を第１図のように半導体レーザ４等の光
源から発した角振動数ω（埋込半導体のバンドギャップ
をＥｇ、プランク定数をり、’ｈ＝ｈ、’２πとすると
２＋ｎω≒Ｅｇの関係を有する）の基本波ｌＯが通過す
ると、一部はそのまま角振動数ωの透過波１１として出
てくるが、一部は角振動数２ωの高調波１２に変換され
る。このとき、変換効率はχ３２′の自乗に比例する為
、非常に高効率となる。
源から発した角振動数ω（埋込半導体のバンドギャップ
をＥｇ、プランク定数をり、’ｈ＝ｈ、’２πとすると
２＋ｎω≒Ｅｇの関係を有する）の基本波ｌＯが通過す
ると、一部はそのまま角振動数ωの透過波１１として出
てくるが、一部は角振動数２ωの高調波１２に変換され
る。このとき、変換効率はχ３２′の自乗に比例する為
、非常に高効率となる。
前述の実施例では素子をＧａＡｓ及びＧａＡｓで作成し
たが、半導体１． ２及び層７，８の材料にＡ ｊｉ！
ｘＧａ＋−ｘＡｓを用い、ＱＷＳ３の平均のＸが、層
７及び８のＸより小さくすれば、ＱＷＳ３の屈折、率が
層７及び８の屈折率より大きくなる。従って、全体とし
て導波路構造となり、光がＱＷＳ３に閉じ込められて光
の密度が増すので、高調波の生成効率を更に高めること
が出来る。これは一般に、ＱＷＳ３の屈折率が層７及び
８の屈折率より太き（なるような組成を選べば、Ａ１．
ｘＧａ＋−ｘＡｓ以外の材料を用いた場合でも、同様の
ことが言える。またこのように、本発明の素子は化合物
半導体を用いて作成できる為に、同じく化合物半導体か
ら成る半導体レーザ等の発光デバイスと、同一基板上に
モノリシックに形成することが可能である。 ゛前述の
実施例では、非対称ポテンシャルを付与する手段として
外部バイアス電場を用いたが、埋込半導体の組成を場所
によって異ならせることによって非対称ポテンシャルを
実現しても良い。第３図はこのような例を示すエネルギ
ーバンド図である。ここでは、母体半導体ｌはＡ Ｉｔ
Ａｓから成り、埋込半導体２は、（ＩｎＡｓ）ｌ−ｘ
（ＧａＡｓ）Ｘから（ＧａＳｂ）Ｉ−ｙ （ＧａＡｓ
）ｙへと厚さ方向に組成を徐々に変化させて形成されて
いる。その為、埋込半導体２中では、伝導帯の底のエネ
ルギー７１及び価電子帯の頂上のエネルギー７２のポテ
ンシャルは傾いたものとなっている。従って、電子及び
正孔の波動函数８１及び８２は互いに重心位置が異なり
、前述の実施例と同様に高効率に高調波を発生させるこ
とが出来る。このような構成とすれば、バイアス電場を
印加する必要がない為、第１図の電源５゜及び電極５１
．５２が不要となる。組成を変化させる手法に関しては
、例えば、アイトリプルイージャーナルクオンタムエレ
クトロニクス（ＩＥＥＥ Ｊ、ＱｕａｎｔｕｍＥｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ）ＱＥ−２２，Ｐ１６１１ （１９８
６）、Ｌ。
たが、半導体１． ２及び層７，８の材料にＡ ｊｉ！
ｘＧａ＋−ｘＡｓを用い、ＱＷＳ３の平均のＸが、層
７及び８のＸより小さくすれば、ＱＷＳ３の屈折、率が
層７及び８の屈折率より大きくなる。従って、全体とし
て導波路構造となり、光がＱＷＳ３に閉じ込められて光
の密度が増すので、高調波の生成効率を更に高めること
が出来る。これは一般に、ＱＷＳ３の屈折率が層７及び
８の屈折率より太き（なるような組成を選べば、Ａ１．
ｘＧａ＋−ｘＡｓ以外の材料を用いた場合でも、同様の
ことが言える。またこのように、本発明の素子は化合物
半導体を用いて作成できる為に、同じく化合物半導体か
ら成る半導体レーザ等の発光デバイスと、同一基板上に
モノリシックに形成することが可能である。 ゛前述の
実施例では、非対称ポテンシャルを付与する手段として
外部バイアス電場を用いたが、埋込半導体の組成を場所
によって異ならせることによって非対称ポテンシャルを
実現しても良い。第３図はこのような例を示すエネルギ
ーバンド図である。ここでは、母体半導体ｌはＡ Ｉｔ
Ａｓから成り、埋込半導体２は、（ＩｎＡｓ）ｌ−ｘ
（ＧａＡｓ）Ｘから（ＧａＳｂ）Ｉ−ｙ （ＧａＡｓ
）ｙへと厚さ方向に組成を徐々に変化させて形成されて
いる。その為、埋込半導体２中では、伝導帯の底のエネ
ルギー７１及び価電子帯の頂上のエネルギー７２のポテ
ンシャルは傾いたものとなっている。従って、電子及び
正孔の波動函数８１及び８２は互いに重心位置が異なり
、前述の実施例と同様に高効率に高調波を発生させるこ
とが出来る。このような構成とすれば、バイアス電場を
印加する必要がない為、第１図の電源５゜及び電極５１
．５２が不要となる。組成を変化させる手法に関しては
、例えば、アイトリプルイージャーナルクオンタムエレ
クトロニクス（ＩＥＥＥ Ｊ、ＱｕａｎｔｕｍＥｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ）ＱＥ−２２，Ｐ１６１１ （１９８
６）、Ｌ。
Ｅｓａｋｉ、”Ｔｙｐｅ ＩＩ −８ｔａｇｇｅｒｄ
５ｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ″に記載されている。
５ｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ″に記載されている。
第４図は、本発明の非線形光学素子の第２の実施例を示
す略断面図である。第４図において、第１図と同一の部
材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
す略断面図である。第４図において、第１図と同一の部
材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
本実施例は、前述のＱＷＳ３に代えて、ＱＭＨ３として
ｍ子点（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ、以下ＱＤと記す）
構造の層１３を用いたものである。層１３は、母体とな
るガラス２１内に、粒径１００人程度のＣｕＣ１粒子２
を埋め込んだものである。本実施例においても、電源５
０からバイアス電場を印加することによって、高効率に
高調波１２を発生させることが出来る。
ｍ子点（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ、以下ＱＤと記す）
構造の層１３を用いたものである。層１３は、母体とな
るガラス２１内に、粒径１００人程度のＣｕＣ１粒子２
を埋め込んだものである。本実施例においても、電源５
０からバイアス電場を印加することによって、高効率に
高調波１２を発生させることが出来る。
第５図は、本発明の非線形光学素子の第３の実施例を示
す略断面図である。第５図において、第１図と同一の部
材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
す略断面図である。第５図において、第１図と同一の部
材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
本実施例は、電源５０から供給されるバイアス電場を変
調する変調器５３を設けた点で第１実施例と相異する。
調する変調器５３を設けた点で第１実施例と相異する。
この変調器５３としては、通常のスイッチ等を用いるこ
とが出来る。変調器５３でバイアス電場をオン−オフす
ると、χ（２）が変化し、高調波１２を変調することが
出来る。その応答速度は、前述したようにｐ ｓｅｃ以
上の高速である。この場合に、実際の応答速度は、回路
系のＣＲ時定数で決まるが、これもｐ ｓｅｃ程度の速
さにすることは可能である。本実施例においてもＱＷＳ
３の代わりに第４図の如きＱＤ構造の層１３を用いるこ
とが出来る。
とが出来る。変調器５３でバイアス電場をオン−オフす
ると、χ（２）が変化し、高調波１２を変調することが
出来る。その応答速度は、前述したようにｐ ｓｅｃ以
上の高速である。この場合に、実際の応答速度は、回路
系のＣＲ時定数で決まるが、これもｐ ｓｅｃ程度の速
さにすることは可能である。本実施例においてもＱＷＳ
３の代わりに第４図の如きＱＤ構造の層１３を用いるこ
とが出来る。
第６図は、本発明の非線形光学素子の第４の実施例を示
す略断面図である。第６図において、第１図と同一の部
材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
す略断面図である。第６図において、第１図と同一の部
材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
本実施例は、ＱＷＳ３の光出射側に、高調波を選択的に
分離するフィルター５４を設けた点で、第１実施例と異
なる。このフィルター５４としては、色ガラス、多層コ
ーティングガラス、回折格子等を用いることが出来る。
分離するフィルター５４を設けた点で、第１実施例と異
なる。このフィルター５４としては、色ガラス、多層コ
ーティングガラス、回折格子等を用いることが出来る。
フィルター５４は角振動数２ωの高調波１２を透過し、
角振動数ωの透過波１１を透過しないように設定される
。従って、素子からは高調波１２’ のみが出射し、こ
の高調波を利用する際に、透過波１．１の影響を除去す
ることが出来る。本実施例において、ＱＷＳ３の代わり
に第４図の如きＱＤ構造の層１３を用いても良い。また
、埋め込み層の組成を第３図のように徐々に変化させて
も良い。更に、第５図の如き変調器５３を設ければ、変
調された高調波のみを素子から取り出すことが出来る。
角振動数ωの透過波１１を透過しないように設定される
。従って、素子からは高調波１２’ のみが出射し、こ
の高調波を利用する際に、透過波１．１の影響を除去す
ることが出来る。本実施例において、ＱＷＳ３の代わり
に第４図の如きＱＤ構造の層１３を用いても良い。また
、埋め込み層の組成を第３図のように徐々に変化させて
も良い。更に、第５図の如き変調器５３を設ければ、変
調された高調波のみを素子から取り出すことが出来る。
本発明は以上説明した実施例の他にも、種々の応用が考
えられる。例えば、０ＭＨ８としてＱＷＳやＱＤの他に
、量子細線（Ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ Ｌ ｉ
ｎ ｅ、以下ＱＬと記す）構造を用いても良い。このよ
うなＱＤ。
えられる。例えば、０ＭＨ８としてＱＷＳやＱＤの他に
、量子細線（Ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ Ｌ ｉ
ｎ ｅ、以下ＱＬと記す）構造を用いても良い。このよ
うなＱＤ。
ＱＬはＱＷＳより大きな非線形感受率χ３２）を得るこ
とが出来る。また、素子を作成する材料も実施例に限ら
ず、例えば、ｎ−ＶＩ族半導体などを用いてもかまわな
い。本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない限りにおい
て、このような応用例を全て包含するものである。
とが出来る。また、素子を作成する材料も実施例に限ら
ず、例えば、ｎ−ＶＩ族半導体などを用いてもかまわな
い。本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない限りにおい
て、このような応用例を全て包含するものである。
以上説明したように、本発明の非線形光学素子は、０Ｍ
Ｈ８に非対称なポテンシャルを付与することによって構
成したので、 ｉ）高調波を高い効率で発生させることが出来る、ｉｉ
）発光デバイスとモノリシックに形成することが可能と
なる、 １ｉｉ）安いコストで作成出来る。
Ｈ８に非対称なポテンシャルを付与することによって構
成したので、 ｉ）高調波を高い効率で発生させることが出来る、ｉｉ
）発光デバイスとモノリシックに形成することが可能と
なる、 １ｉｉ）安いコストで作成出来る。
等の効果を有する。また、本発明を非線形光変調器に応
用した場合には、応答速度の速い変調が可能となるもの
である。
用した場合には、応答速度の速い変調が可能となるもの
である。
第１図は本発明の非線形光学素子の一実施例を示す略断
面図、第２図及び第３図は夫々本発明におけるＱＷＳの
一部のエネルギーバンドの様子を示す図、第４図、第５
図及び第６図は夫々本発明の他の実施例を示す略断面図
、第７図及び第８図は夫々従来の高調波発生素子を示す
概略図である。
面図、第２図及び第３図は夫々本発明におけるＱＷＳの
一部のエネルギーバンドの様子を示す図、第４図、第５
図及び第６図は夫々本発明の他の実施例を示す略断面図
、第７図及び第８図は夫々従来の高調波発生素子を示す
概略図である。
Claims (5)
- （１）非線形光学効果を利用して、入射した角振動数ω
の光から角振動数２ωの光を発生させる非線形光学素子
において、 前記素子は、母体となる半導体又は絶縁体中に、プラン
ク定数をｈ、＾＋ｎ＝ｈ／２πとしたときに、２＾＋ｎ
ω≒Ｅｇを満たすバンドギャップＥｇを有し、母体とは
異なる直接遷移型の半導体又は絶縁体を、励起子と同程
度の大きさにして埋め込み、この埋め込まれた半導体又
は絶縁体に、電子と正孔の波動函数の重心が異なるよう
に、電子と正孔に対して非対称なポテンシャルを与えて
成ることを特徴とする非線形光学素子。 - （２）前記角振動数ωの光から角振動数２ωの光を選択
的に分離するフィルターを設けた特許請求の範囲第１項
記載の非線形光学素子。 - （３）前記非対称なポテンシャルは、前記母体及び埋め
込まれた半導体又は絶縁体に、バイアス電場を印加する
ことによって与えられる特許請求の範囲第１項又は第２
項記載の非線形光学素子。 - （４）前記非対称なポテンシャルは、前記埋め込まれた
半導体又は絶縁体の組成を場所によって異ならせること
によって与えられる特許請求の範囲第１項又は第２項記
載の非線形光学素子。 - （５）非線形光学効果を利用して、入射した角振動数ω
の光から角振動数２ωの光を発生させる非線形光学素子
において、 前記素子は、母体となる半導体又は絶縁体と、この母体
に励起と同程度の大きさで埋め込まれたプランク定数を
ｈ、＾＋ｎ＝ｈ／２πとしたときに、２＾＋ｎω≒Ｅｇ
を満たすバンドギャップＥｇを有する、母体とは異なる
直接遷移型の半導体又は絶縁体と、これらの半導体又は
絶縁体にバイアス電場を印加する手段と、このバイアス
電場を変調する手段とから成ることを特徴とする非線形
光学素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63007299A JP2584811B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 非線形光学素子 |
| EP89100594A EP0324505B1 (en) | 1988-01-14 | 1989-01-13 | Non-linear optical device with quantum micro hetero structure |
| DE68918710T DE68918710T2 (de) | 1988-01-14 | 1989-01-13 | Optische nichtlineare Vorrichtung mit einer Mikroquantum-Heterostruktur. |
| US07/618,585 US5059001A (en) | 1988-01-14 | 1990-11-28 | Non-linear optical device with quantum micro hetero structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63007299A JP2584811B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 非線形光学素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01183630A true JPH01183630A (ja) | 1989-07-21 |
| JP2584811B2 JP2584811B2 (ja) | 1997-02-26 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63007299A Expired - Fee Related JP2584811B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 非線形光学素子 |
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| EP (1) | EP0324505B1 (ja) |
| JP (1) | JP2584811B2 (ja) |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP2968335B2 (ja) * | 1989-09-04 | 1999-10-25 | ブリティシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニ | 量子井戸構造 |
| EP0424017B1 (en) * | 1989-10-18 | 1995-05-24 | AT&T Corp. | Nonlinear optical device structure with compound semiconductor having graded chemical composition |
| JP2956304B2 (ja) * | 1991-09-11 | 1999-10-04 | 三菱電機株式会社 | 非線形光学素子および非線形光学用構造体 |
| US5253258A (en) * | 1991-10-17 | 1993-10-12 | Intellectual Property Development Associates Of Connecticut, Inc. | Optically encoded phase matched second harmonic generation device and self frequency doubling laser material using semiconductor microcrystallite doped glasses |
| GB9125727D0 (en) * | 1991-12-03 | 1992-01-29 | Hitachi Europ Ltd | Non-linear optical device |
| US5677637A (en) * | 1992-03-25 | 1997-10-14 | Hitachi, Ltd. | Logic device using single electron coulomb blockade techniques |
| DE4212220C3 (de) * | 1992-04-09 | 2000-05-04 | Guenter Schmid | Verwendung einer Anordnung aus Clustermolekülen als mikroelektronisches Bauelement |
| US5264722A (en) * | 1992-06-12 | 1993-11-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Nanochannel glass matrix used in making mesoscopic structures |
| US5234594A (en) * | 1992-06-12 | 1993-08-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Nanochannel filter |
| US5332681A (en) * | 1992-06-12 | 1994-07-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method of making a semiconductor device by forming a nanochannel mask |
| US5508829A (en) * | 1992-12-18 | 1996-04-16 | International Business Machines Corporation | LTG AlGaAs non-linear optical material and devices fabricated therefrom |
| CN1119482A (zh) * | 1993-02-03 | 1996-03-27 | 尼托公司 | 图像投影的方法和设备 |
| US5355247A (en) * | 1993-03-30 | 1994-10-11 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford, Jr. University | Method using a monolithic crystalline material for producing radiation by quasi-phase-matching, diffusion bonded monolithic crystalline material for quasi-phase-matching, and method for fabricating same |
| FR2736168B1 (fr) * | 1995-06-30 | 1997-07-25 | Thomson Csf | Convertisseur de frequence comprenant un guide semiconducteur a heterostructure |
| US6236060B1 (en) * | 1997-11-19 | 2001-05-22 | International Business Machines Corporation | Light emitting structures in back-end of line silicon technology |
| US6639354B1 (en) * | 1999-07-23 | 2003-10-28 | Sony Corporation | Light emitting device, production method thereof, and light emitting apparatus and display unit using the same |
| JP2006054347A (ja) * | 2004-08-12 | 2006-02-23 | Rohm Co Ltd | 発光素子及びその作製方法 |
| US8758333B2 (en) | 2006-04-04 | 2014-06-24 | The Spectranetics Corporation | Laser-assisted guidewire having a variable stiffness shaft |
| WO2009051853A1 (en) | 2007-10-15 | 2009-04-23 | And, Llc | Systems for highly efficient solar power |
| WO2010120315A1 (en) | 2009-04-17 | 2010-10-21 | Ampt, Llc | Methods and apparatus for adaptive operation of solar power systems |
| US9466737B2 (en) | 2009-10-19 | 2016-10-11 | Ampt, Llc | Solar panel string converter topology |
| US9397497B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-07-19 | Ampt, Llc | High efficiency interleaved solar power supply system |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3430061A (en) * | 1967-11-24 | 1969-02-25 | Bell Telephone Labor Inc | Solid state waveguide optical second harmonic generator |
| DE2101048C3 (de) * | 1971-01-11 | 1973-11-29 | Siemens Ag, 1000 Berlin U. 8000 Muenchen | Optisches Ausleseverfahren und Vorrichtung zur Durchfuhrung des Ver fahrens |
| FR2471617A1 (fr) * | 1979-12-14 | 1981-06-19 | Thomson Csf | Dispositif optique non lineaire a guide d'onde composite et source de rayonnement utilisant un tel dispositif |
| US4510402A (en) * | 1982-06-10 | 1985-04-09 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Optical harmonic generator |
| US4880297A (en) * | 1987-10-15 | 1989-11-14 | Board Of Trustees Of Leland Stanford, Jr. University | Quantum well optical electric field biased nonlinear method and apparatus |
-
1988
- 1988-01-14 JP JP63007299A patent/JP2584811B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-01-13 EP EP89100594A patent/EP0324505B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-01-13 DE DE68918710T patent/DE68918710T2/de not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-11-28 US US07/618,585 patent/US5059001A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002043592A (ja) * | 2000-05-19 | 2002-02-08 | Agilent Technol Inc | 光導電性スイッチ |
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| Publication number | Publication date |
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| DE68918710T2 (de) | 1995-03-02 |
| EP0324505A2 (en) | 1989-07-19 |
| EP0324505A3 (en) | 1990-11-28 |
| JP2584811B2 (ja) | 1997-02-26 |
| US5059001A (en) | 1991-10-22 |
| DE68918710D1 (de) | 1994-11-17 |
| EP0324505B1 (en) | 1994-10-12 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |