JPH0192728A - 導波路型非線形光学素子の位相整合方法 - Google Patents
導波路型非線形光学素子の位相整合方法Info
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- JPH0192728A JPH0192728A JP62249742A JP24974287A JPH0192728A JP H0192728 A JPH0192728 A JP H0192728A JP 62249742 A JP62249742 A JP 62249742A JP 24974287 A JP24974287 A JP 24974287A JP H0192728 A JPH0192728 A JP H0192728A
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Classifications
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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
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
- G02F1/377—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
-
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- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/3544—Particular phase matching techniques
- G02F1/3546—Active phase matching, e.g. by electro- or thermo-optic tuning
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- Physics & Mathematics (AREA)
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は入射光を第２高調波に変換して出射する非線形
光学素子の位相整合方法に閉子る。
光学素子の位相整合方法に閉子る。
有機非線形光学材料はＬｉＮｂＯ３のような無機材料に
比べて１０〜１０２倍も大きな２次の分子感受率βを示
すものが多く、この材料を導波層とする導波路型非線形
光学素子の研究が活発に行われている。これらの研究の
多くは有機低分子結晶の形で導波層を形成しようとする
ものである。この際には、構成分子が大きなβを有して
いても、結晶４．中の分子配列が反転対称性を有するた
めに導波層の２次の非線形感受率χ（２）が０となるも
のが多く、第２高調波Ｃ８Ｈ波）が発生しないか、たと
えχ（りがＯでなくても導波モードの０でない電磁界成
分方向のｚ（２）の値−が小さいために８Ｈ波の発生効
率が非常に小さく（１チ以下）、実用に耐えうる導波路
型非線形光学素子を作ることは困難であった。
比べて１０〜１０２倍も大きな２次の分子感受率βを示
すものが多く、この材料を導波層とする導波路型非線形
光学素子の研究が活発に行われている。これらの研究の
多くは有機低分子結晶の形で導波層を形成しようとする
ものである。この際には、構成分子が大きなβを有して
いても、結晶４．中の分子配列が反転対称性を有するた
めに導波層の２次の非線形感受率χ（２）が０となるも
のが多く、第２高調波Ｃ８Ｈ波）が発生しないか、たと
えχ（りがＯでなくても導波モードの０でない電磁界成
分方向のｚ（２）の値−が小さいために８Ｈ波の発生効
率が非常に小さく（１チ以下）、実用に耐えうる導波路
型非線形光学素子を作ることは困難であった。
この反転対称性を消失させる手段として、ポリマー中に
ドープあるいはポリマー側鎖にユニツＦとして導入した
有機非線形光学分子を電場でポーリングした後、冷却固
化することが検討されている。アゾ色素をポリメタクリ
ル酸メチ／ｖ（ＰＭＭＡ ）にドープした研究例かに、
Ｄ、！／ ｙガー（Ｋ、Ｄ、 Ｓｉｎｇｅｔ ）ら〔ア
プライド フィジクス レタース（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ）＠４９巻、第２４８
頁（１９８６年）〕によシ、スチルベン系色素を側鎖型
液晶高分子にドープした研究例がＧ、Ｒ，メレディス（
Ｇ、Ｒ，Ｍｅｒｅｄｉｔｈ）ら〔マクロモＶキュールス
（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）第１５巻、第１３８
５頁（１９８２年）〕により報告されている。また、側
鎖型液晶高分子の側鎖に有機非線形光学分子をユニット
として導入することが、本発明者ら（特願昭６１−１７
１０６１号）によシ提案されている。これらのポリマー
系有機非線形光学材料からなる導波層においてはポーリ
ング方向に大きなｚ（２）の値を示す。したがって、こ
の方向にＯでない電磁界成分を有する導波モードを入射
し、ＳＨ波の導波モードとの間に位相整合がうまく行わ
れた場合には、高いＳＨ波の発生効率を得ることができ
る。この場合の位相整合方法は基本波とＳＨ波の等側屈
折率が等しくなるように導波層厚若しくは基本波（及び
ＳＨ波）の波長をコントロールすることであるが、通常
は前者が採用されている。
ドープあるいはポリマー側鎖にユニツＦとして導入した
有機非線形光学分子を電場でポーリングした後、冷却固
化することが検討されている。アゾ色素をポリメタクリ
ル酸メチ／ｖ（ＰＭＭＡ ）にドープした研究例かに、
Ｄ、！／ ｙガー（Ｋ、Ｄ、 Ｓｉｎｇｅｔ ）ら〔ア
プライド フィジクス レタース（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ）＠４９巻、第２４８
頁（１９８６年）〕によシ、スチルベン系色素を側鎖型
液晶高分子にドープした研究例がＧ、Ｒ，メレディス（
Ｇ、Ｒ，Ｍｅｒｅｄｉｔｈ）ら〔マクロモＶキュールス
（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）第１５巻、第１３８
５頁（１９８２年）〕により報告されている。また、側
鎖型液晶高分子の側鎖に有機非線形光学分子をユニット
として導入することが、本発明者ら（特願昭６１−１７
１０６１号）によシ提案されている。これらのポリマー
系有機非線形光学材料からなる導波層においてはポーリ
ング方向に大きなｚ（２）の値を示す。したがって、こ
の方向にＯでない電磁界成分を有する導波モードを入射
し、ＳＨ波の導波モードとの間に位相整合がうまく行わ
れた場合には、高いＳＨ波の発生効率を得ることができ
る。この場合の位相整合方法は基本波とＳＨ波の等側屈
折率が等しくなるように導波層厚若しくは基本波（及び
ＳＨ波）の波長をコントロールすることであるが、通常
は前者が採用されている。
この導波層厚の制御による位相整合方法は、ＳＨ波発生
効率が高くなる１μｍ付近の薄膜領域で特に精密な厚み
コントローμが要求される。
効率が高くなる１μｍ付近の薄膜領域で特に精密な厚み
コントローμが要求される。
ポリマー系導波層をもつ導波路型非線形光学素子では導
波層厚の精密なコントローｐが短しく、高効率でＳＨ波
を検出したという例は現在までに報告されていない。
波層厚の精密なコントローｐが短しく、高効率でＳＨ波
を検出したという例は現在までに報告されていない。
本発明は、導波路型非線形光学素子における前記の問題
点を解決するためになされたものであり、その目的は高
いＳＨ波発生効率を示す導波路型非線形光学素子の位相
整合方法を提供することにある。
点を解決するためになされたものであり、その目的は高
いＳＨ波発生効率を示す導波路型非線形光学素子の位相
整合方法を提供することにある。
本発明を概説すれば、本発明は導波路型非線形光学素子
の位相整合方法に関する発明であって、屈折率の高い有
機非線形光学材料からなる導波層と屈折率の低いクツラ
ド層を有する光導波路において、外部より導波層の厚さ
方向に圧縮力を加えるか、又は導波路の温度を変えるこ
とにより導波層厚を変化させ位相整合をとることを特徴
とする。
の位相整合方法に関する発明であって、屈折率の高い有
機非線形光学材料からなる導波層と屈折率の低いクツラ
ド層を有する光導波路において、外部より導波層の厚さ
方向に圧縮力を加えるか、又は導波路の温度を変えるこ
とにより導波層厚を変化させ位相整合をとることを特徴
とする。
本発明による導波路型非線形光学素子は、従来のものに
比べて、高いＳＨ波発生効率を示す点が異なっている。
比べて、高いＳＨ波発生効率を示す点が異なっている。
本発明の導波路型非線形光学素子の位相整合方法では、
光導波路の導波層を構成する有機非線形光学材料が、π
−電子共役系を有し、２次の分子感受率βがＩ Ｘ １
０−”ｅｓｕよりも大きな有機非線形分子を単独でポリ
マーにドープしてなるか、該有機非線形分子をユニット
としてポリマー側鎖に導入してなる高分子材料であるも
のが好ましい。
光導波路の導波層を構成する有機非線形光学材料が、π
−電子共役系を有し、２次の分子感受率βがＩ Ｘ １
０−”ｅｓｕよりも大きな有機非線形分子を単独でポリ
マーにドープしてなるか、該有機非線形分子をユニット
としてポリマー側鎖に導入してなる高分子材料であるも
のが好ましい。
本発明の導波層に用いる前記高分子材料は、基本波及び
ＳＨ波の波長域で透明な繰返し単位をもつものであれば
使用可能であり、特に限定するものでないが、ＰＭＭＡ
、ポリスチレン（ｐｓ ｔ ）、ポリカーボネート（ｐ
ｃ）のような代表的な透明ポリマーに４−（Ｎ−エチル
−Ｎ−（２−ヒドロキシエチ／’））アミノ−４′−ニ
トロアゾベンゼンや４−（ジメチルアミノ）−４′−二
トロスチ〃ペン等の有機非線形分子をドープした系や、
特願昭６１−１７１０６１号明細書に記述されているよ
うな有機非線形ユニットを側鎖に含有する液晶高分子を
例示することができる。これ、−らのポリマー系有機非
線形光学材料は１．４〜１．６の屈折率を示すため、ク
ツラド層材料としては基本波及びＳＨ波の波長でこれよ
シも小さな屈折率を示す材料、具体的には溶融石英若し
くは多成分ガラスを用いればよい。本発明の導波路型非
線形光学素子を用いて位相整合を行わせるには導波層の
厚さ方向に外力を加える。外力によシ導波層厚が減少す
ると共に、光弾性効果によシ導波層の屈折率が減少し位
相整合を与える臨界導波層厚が厚い方向に７フトする。
ＳＨ波の波長域で透明な繰返し単位をもつものであれば
使用可能であり、特に限定するものでないが、ＰＭＭＡ
、ポリスチレン（ｐｓ ｔ ）、ポリカーボネート（ｐ
ｃ）のような代表的な透明ポリマーに４−（Ｎ−エチル
−Ｎ−（２−ヒドロキシエチ／’））アミノ−４′−ニ
トロアゾベンゼンや４−（ジメチルアミノ）−４′−二
トロスチ〃ペン等の有機非線形分子をドープした系や、
特願昭６１−１７１０６１号明細書に記述されているよ
うな有機非線形ユニットを側鎖に含有する液晶高分子を
例示することができる。これ、−らのポリマー系有機非
線形光学材料は１．４〜１．６の屈折率を示すため、ク
ツラド層材料としては基本波及びＳＨ波の波長でこれよ
シも小さな屈折率を示す材料、具体的には溶融石英若し
くは多成分ガラスを用いればよい。本発明の導波路型非
線形光学素子を用いて位相整合を行わせるには導波層の
厚さ方向に外力を加える。外力によシ導波層厚が減少す
ると共に、光弾性効果によシ導波層の屈折率が減少し位
相整合を与える臨界導波層厚が厚い方向に７フトする。
このため適当な荷重で実際の導波層厚が臨界導波層厚と
等しくなり位相整合が達成される。この手法の特徴は、
雰囲気温度の変化に伴って、導波層厚が変化しても導波
路に負荷する外力（荷重）をコントロールすることで臨
界導波層厚を保つことができる点と、基本波の波長を変
化させてもその波長における臨界導波層厚への移行が負
荷荷重の増減により達成できる点にある。
等しくなり位相整合が達成される。この手法の特徴は、
雰囲気温度の変化に伴って、導波層厚が変化しても導波
路に負荷する外力（荷重）をコントロールすることで臨
界導波層厚を保つことができる点と、基本波の波長を変
化させてもその波長における臨界導波層厚への移行が負
荷荷重の増減により達成できる点にある。
前者は位相整合条件の自動調整化を特徴とする特徴であ
り、後者は同一の導波路で種々の波長におけるＳＨ波発
生を可能にするという、他の導波路型非線形光学素子で
は実現不可能なユニークな特徴である。
り、後者は同一の導波路で種々の波長におけるＳＨ波発
生を可能にするという、他の導波路型非線形光学素子で
は実現不可能なユニークな特徴である。
導波層厚のコントロールは外力だけでなく、導波路の温
度を変えることによっても達成できる。高分子材料１ｄ
１０−’〜１０−４℃−１の体積膨張係数を示すため
、温度を下げることで導波層層を薄くし、臨界値に一致
させて位相整合をとることができる。
度を変えることによっても達成できる。高分子材料１ｄ
１０−’〜１０−４℃−１の体積膨張係数を示すため
、温度を下げることで導波層層を薄くし、臨界値に一致
させて位相整合をとることができる。
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れによシなんら限定されるものでない。
れによシなんら限定されるものでない。
実施例１
導波層用材料として下記の構造
ＣＨ。
０ Ｒ１０Ｒ。
の側鎖型液晶高分子を用い、クラッド雇用材料として溶
融石英を用いて導波層４約１．５μｍのスラブ光導波路
とし、この導波路を電極間に挿入して導波層の厚み方向
にポーリング処理を施し、導波路型非線形光学素子を作
製した。この素子の一端からＮｄ”十／ＹＡＧレーザか
らの基本波（波長１．０６μｍ）を入射し、他端で透過
光を分光しなから導波層の厚み方向に約ｌＸ１０’に９
／ｃｍ”の応力を加えてゆくと、導波層の厚みが約１．
０μｍの臨界導波層厚付近になったときＳＨ波（波長ａ
、５３μｍ）の発生が認められた。このＳＨ波発生効率
を調べたところ約２０％であることがわかった。
融石英を用いて導波層４約１．５μｍのスラブ光導波路
とし、この導波路を電極間に挿入して導波層の厚み方向
にポーリング処理を施し、導波路型非線形光学素子を作
製した。この素子の一端からＮｄ”十／ＹＡＧレーザか
らの基本波（波長１．０６μｍ）を入射し、他端で透過
光を分光しなから導波層の厚み方向に約ｌＸ１０’に９
／ｃｍ”の応力を加えてゆくと、導波層の厚みが約１．
０μｍの臨界導波層厚付近になったときＳＨ波（波長ａ
、５３μｍ）の発生が認められた。このＳＨ波発生効率
を調べたところ約２０％であることがわかった。
実施例２
導波層用材料として下記の構造
の有機非線形光学分子１重量％をドープしたＰＭＭＡを
用い、クツラド層側材料として溶融石英を用いて導波層
４約１．１μｍのスラブ光導波路とし、この導波路を電
極間に挿入して導波層の厚み方向にポーリング処理を施
して導波路型非線形光学素子を作製した。
用い、クツラド層側材料として溶融石英を用いて導波層
４約１．１μｍのスラブ光導波路とし、この導波路を電
極間に挿入して導波層の厚み方向にポーリング処理を施
して導波路型非線形光学素子を作製した。
この素子の一端からＮｄ”／ＹＡ（）レーザからの基本
波（波長１．０６μｍ）を入射し、他端で透過光を分光
しながら素子を約−２００℃で冷却してゆくと、導波層
の厚みが約１．０μｍの臨界導波層厚付近になったとき
ＳＨ波の発生が認められた。この発生効率を調べたとこ
ろ約１５％であることがわかった。
波（波長１．０６μｍ）を入射し、他端で透過光を分光
しながら素子を約−２００℃で冷却してゆくと、導波層
の厚みが約１．０μｍの臨界導波層厚付近になったとき
ＳＨ波の発生が認められた。この発生効率を調べたとこ
ろ約１５％であることがわかった。
以上説明したように、本発明によれば導波層厚を厚み方
向の外力若しくは温度によシコントロールして位相整合
を行わせているため、ＳＲ波や生動率の高い、導波路型
非線形光学素子を提供することができる。
向の外力若しくは温度によシコントロールして位相整合
を行わせているため、ＳＲ波や生動率の高い、導波路型
非線形光学素子を提供することができる。
特許出願人 日本電信電話株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、屈折率の高い有機非線形光学材料からなる導波層と
屈折率の低いクラッド層を有する光導波路において、外
部より導波層の厚さ方向に圧縮力を加えるか、又は導波
路の温度を変えることにより導波層厚を変化させ位相整
合をとることを特徴とする導波路型非線形光学素子の位
相整合方法。 ２、該光導波路の導波層を構成する有機非線形光学材料
が、π−電子共役系を有し、２次の分子感受率βが１×
１０＾−＾３＾０ｅｓｕよりも大きな有機非線形分子を
単独でポリマーにドープしてなるか、該有機非線形分子
をユニットとしてポリマー側鎖に導入してなる高分子材
料である特許請求の範囲第１項記載の導波路型非線形光
学素子の位相整合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62249742A JPH0192728A (ja) | 1987-10-05 | 1987-10-05 | 導波路型非線形光学素子の位相整合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62249742A JPH0192728A (ja) | 1987-10-05 | 1987-10-05 | 導波路型非線形光学素子の位相整合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0192728A true JPH0192728A (ja) | 1989-04-12 |
Family
ID=17197537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62249742A Pending JPH0192728A (ja) | 1987-10-05 | 1987-10-05 | 導波路型非線形光学素子の位相整合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0192728A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991000543A1 (en) * | 1989-06-27 | 1991-01-10 | Toray Industries, Inc. | Secondary nonlinear optical element |
-
1987
- 1987-10-05 JP JP62249742A patent/JPH0192728A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991000543A1 (en) * | 1989-06-27 | 1991-01-10 | Toray Industries, Inc. | Secondary nonlinear optical element |
| EP0433449A1 (en) * | 1989-06-27 | 1991-06-26 | Toray Industries, Inc. | Second-order nonlinear optical element |
| EP0433449B1 (en) * | 1989-06-27 | 1994-10-12 | Toray Industries, Inc. | Second-order nonlinear optical element |
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