JPH02113228A - Thin film waveguide element - Google Patents

Thin film waveguide element

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JPH02113228A
JPH02113228A JP26608688A JP26608688A JPH02113228A JP H02113228 A JPH02113228 A JP H02113228A JP 26608688 A JP26608688 A JP 26608688A JP 26608688 A JP26608688 A JP 26608688A JP H02113228 A JPH02113228 A JP H02113228A
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JP
Japan
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core layer
layer
refractive index
cladding layer
thin film
Prior art date
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Pending
Application number
JP26608688A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Yoshinaga
和夫 吉永
Toshiichi Onishi
敏一 大西
Yoshi Toshida
土志田 嘉
Gakuo Eguchi
江口 岳夫
Shuzo Kaneko
金子 修三
Takeshi Miyazaki
健 宮崎
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH02113228A publication Critical patent/JPH02113228A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce the restriction of a substrate, to facilitate the formation of an optical waveguide, and to realize low cost and high performance by laminating a core layer which performs wavelength conversion by nonlinear optical effect, a 1st clad layer which has a lower refractive index than the core layer, and a 2nd clad layer which has a higher refractive index than the 1st clad layer. CONSTITUTION:The 1st clad layer 3 has the lower refractive index than the core layer 2 at the frequency of a basic wave entered into the core layer 2 and also has a higher refractive index than the core layer 2 at the frequencies of generated higher harmonics. Consequently, the generated higher harmonics can be entered into the 2nd clad layer 4 or other optical waveguides efficiently. The 2nd clad layer 4 is made of a material which is similar to that of the 1st clad layer 3 and has a higher refractive index than the 1st clad layer 3. Consequently, the excellent optical waveguide is easily formed at low cost.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、薄膜導波路素子に関するもので、更に詳しく
は、非線形光学効果を用いた波長変換機能の付与、並び
に、分波、混合、偏光等の能動機能の付与に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a thin film waveguide element, and more specifically, the present invention relates to a thin film waveguide element, and more specifically, it provides a wavelength conversion function using nonlinear optical effects, as well as demultiplexing, mixing, and polarization. Regarding the provision of active functions such as

[従来の技術1 従来、非線形光学効果を用いた波長変換機能を有する薄
膜導波路素子(非線形薄膜導波路素子)としては、モー
ド選択による位相整合を行うものや、チェレンコフ放射
による位相整合を行うものが知られている。これらの光
導波路となるコア層は、形状と屈折率が基板の材料に合
わせて設計され、フォトリソグラフィック法等で、半導
体、ガラス、無機化合物、プラスチック等の基板上に形
成されている。
[Conventional technology 1 Conventionally, thin film waveguide elements (nonlinear thin film waveguide elements) having a wavelength conversion function using nonlinear optical effects include those that perform phase matching by mode selection and those that perform phase matching by Cerenkov radiation. It has been known. The core layer, which becomes these optical waveguides, has a shape and refractive index designed to match the material of the substrate, and is formed on a substrate of semiconductor, glass, inorganic compound, plastic, or the like by photolithography or the like.

また、単なる光の通路としての薄膜導波路素子を更に進
めて、薄膜導波路素子そのものに分波。
In addition, the thin film waveguide device, which is simply a path for light, has been further advanced and the light can be split into the thin film waveguide device itself.

混合、偏光等の能動機能を与えて能動型薄膜導波路素子
とすることも検討されている。そのためには基板として
大きな電気光学効果を有するものが必要となり、例えば
LiNbO3等の単結晶上に、Ti拡散もしくはH拡散
により先導波路を形成し、更に電極を設けて上記能動機
能を付与することが試みられている。
It is also being considered to provide active functions such as mixing and polarization to create an active thin film waveguide element. For this purpose, a substrate with a large electro-optic effect is required. For example, a leading wavepath is formed on a single crystal such as LiNbO3 by Ti diffusion or H diffusion, and an electrode is further provided to impart the above-mentioned active function. is being attempted.

一方、新しい薄膜導波路素子として1国分等によって報
告された共振反射型薄膜導波路素子が知られている[「
アプライド・フィズイカル・レター(Appl、 Ph
ys、 Lett、) J 49.13(198B)]
 、この薄膜導波路素子の光導波路は、単一波長につい
て非線形光学効果の無いコア層を用いたものとなってい
る。
On the other hand, a resonant reflective thin film waveguide device reported by Ikkokubun et al. is known as a new thin film waveguide device [“
Applied Physical Letters (Appl, Ph
ys, Lett,) J 49.13 (198B)]
The optical waveguide of this thin film waveguide element uses a core layer that has no nonlinear optical effect for a single wavelength.

[発明が解決しようとする課題] 一般に薄膜導波路素子は、屈折率の低い基板上に屈折率
の高い光導波路を形成することになるため、光導波路の
屈折率や形状に高い精度の制御が要求され、良好な光導
波路を簡便に低コストで形成することが困難である。特
に能動型薄膜導波路素子を得るためには、 LiNbO
3単結晶等の高価な材料に対して上記高精度の先導波路
形成操作を行う必要があり、しかも形成操作上の制約か
ら十分な性能の能動型薄膜導波路素子を得ることは困難
である。
[Problems to be Solved by the Invention] In general, thin film waveguide devices involve forming an optical waveguide with a high refractive index on a substrate with a low refractive index, so it is necessary to control the refractive index and shape of the optical waveguide with high precision. It is difficult to simply form a desired optical waveguide at low cost. In particular, in order to obtain an active thin film waveguide element, LiNbO
3. It is necessary to perform the above-mentioned highly accurate guiding waveguide formation operation on an expensive material such as a single crystal, and furthermore, it is difficult to obtain an active thin film waveguide element with sufficient performance due to constraints on the formation operation.

上述の不都合に加えて、モード選択により位相整合を行
う非線形薄膜導波路素子には、膜厚の制御が極めて厳し
く温度変化に対する補正も困難であるという問題がある
。また、チェレンコフ放射を用いた非線形薄膜導波路素
子は、温度変化による位相整合のずれを高調波の放射角
度の変化により行えるが、放射された高調波が三日月状
であるために光線の整形や集束が困難であるという問題
がある。
In addition to the above-mentioned disadvantages, nonlinear thin film waveguide elements that perform phase matching by mode selection have the problem that film thickness control is extremely strict and correction for temperature changes is difficult. In addition, nonlinear thin film waveguide devices using Cerenkov radiation can correct phase matching due to temperature changes by changing the radiation angle of the harmonics, but since the emitted harmonics are crescent-shaped, the beams can be shaped and focused. The problem is that it is difficult.

一方、従来の共振反射型薄膜導波路素子については、基
本波を導波するコア層におけるモードの制約が厳しいた
めに、入射効率が不十分となることがある。また、能動
機能化は困難であり、LiNbO3基板のような電気光
学結晶を用いて能動化することも構成上無理がある。
On the other hand, in conventional resonant reflective thin film waveguide elements, the incidence efficiency may be insufficient due to severe mode constraints in the core layer that guides the fundamental wave. In addition, it is difficult to make it active, and it is impossible to make it active using an electro-optic crystal such as a LiNbO3 substrate.

[課題を解決するための手段及び作用]上記課題を解決
するための手段を説明すると、請求項第1項の発明では
、第1図に示されるように、基板l上に、非線形光学効
果によって波長変換を行うコア層2と、コア層2より低
屈折率な第1クラッド層3と、第1クラッド層3より高
屈折率な第2クラッド層4とが積層されている薄膜導波
路素子としているものである。また、請求項第3項の発
明では、第3図に示されるように、基板l上に、先導波
を行うコア層2と、コア層2より低屈折率な第1クラッ
ド層3と、第1クラッド層3より高屈折率な第2クラッ
ド層4とが積層されており、コア層2、第1クラッド層
3及び第2クラッド層4のうち少なくとも1つの層に高
分子材料が用いられている薄膜導波路素子としているも
のである。
[Means and effects for solving the problem] To explain the means for solving the above problem, in the invention of claim 1, as shown in FIG. As a thin film waveguide element in which a core layer 2 that performs wavelength conversion, a first cladding layer 3 having a lower refractive index than the core layer 2, and a second cladding layer 4 having a higher refractive index than the first cladding layer 3 are laminated. It is something that exists. In addition, in the invention of claim 3, as shown in FIG. A second cladding layer 4 having a higher refractive index than the first cladding layer 3 is laminated, and at least one of the core layer 2, the first cladding layer 3, and the second cladding layer 4 is made of a polymer material. This is a thin film waveguide device.

上記請求項第1項の発明によれば、コア層2へ入射した
光を第1クラッド層3にて全反射するとともに、しみ出
した光が第2クラッド層4にて干渉を起こすことが可使
となり、コア層2への光の単一モード閉じ込めができる
。同時に、非線形光学効果を有するコア層2で波長変換
された高調波を第2クラッド層4もしくは別に設けた先
導波路へ放射させることにより、温度変化に対して安定
で良好な位相整合を行うことができる。また、コア層2
への基本波のとじ込め効率がよく、しみ出しが少ないた
めに、光パワー密度が向上し、波長変換効率が上昇する
。更に請求項第3項の発明によれば、電界、磁界、温度
変化、光等によって高分子材料の屈折率及び屈折率の異
方性を制御して、分波、スイッチング、モード変換等の
能動機能を得ることができる。
According to the invention of claim 1 above, the light incident on the core layer 2 is totally reflected on the first cladding layer 3, and the seeping light can cause interference on the second cladding layer 4. This makes it possible to confine light in a single mode to the core layer 2. At the same time, by radiating the harmonics whose wavelength has been converted by the core layer 2, which has a nonlinear optical effect, to the second cladding layer 4 or a separately provided leading waveguide, it is possible to perform stable and good phase matching against temperature changes. can. In addition, core layer 2
Because the fundamental wave is confined efficiently and there is little seepage, the optical power density improves and the wavelength conversion efficiency increases. Furthermore, according to the invention of claim 3, the refractive index and the anisotropy of the refractive index of the polymer material are controlled by electric fields, magnetic fields, temperature changes, light, etc., and active functions such as demultiplexing, switching, mode conversion, etc. function can be obtained.

請求項第1項の発明におけるコア層2は非線形光学効果
を奏するもので、当該効果を奏する非線形光学材料で形
成することができる。この非線形光学材料としては、例
えば無機結晶、有機結晶、ガラス、半導体、高分子材料
等を挙げることができる。
The core layer 2 in the invention of claim 1 exhibits a nonlinear optical effect, and can be formed of a nonlinear optical material that exhibits the effect. Examples of the nonlinear optical material include inorganic crystals, organic crystals, glass, semiconductors, and polymer materials.

(B2 N)2 CO 無機結晶としては、 例えばLiNbO3、 KTiOPO4 (KTP) β−BaB204 等がある。(B2 N) 2 CO As an inorganic crystal, For example, LiNbO3, KTiOPO4 (KTP) β-BaB204 etc.

有機結晶としては、 例えば次のようなものかあ る。As an organic crystal, For example, something like the following Ru.

(以下余白) H2 2N Y@3(HCOOe)3 82PO4e−B20 2N (!8) (2B) Lactose 1/406H6 D R′ CI・・・(l14a) F3 CH・・・(84d) R′ 口 R′ R R′ 2N− HCOMe OH eO− に (+)pseudoephedrine(−)norp
seudoephadrineu N OH・・・(77d) ガラスとしては、例えば5chott、 0G590等
のフィルターガラスを用いることができる。
(Left below) H2 2N Y@3(HCOOe)3 82PO4e-B20 2N (!8) (2B) Lactose 1/406H6 D R' CI...(l14a) F3 CH...(84d) R' Mouth R ' R R ' 2N- HCOMe OH eO- (+) pseudoephedrine (-) norp
seudoepharine NOH... (77d) As the glass, for example, filter glass such as 5chott or 0G590 can be used.

半導体としては、例えばGdS、 GaAs、 Si等
を用いることができる。
As the semiconductor, for example, GdS, GaAs, Si, etc. can be used.

高分子材料としては1例えばポリジアセチレン、ポリア
セチレン、ポリチオフェン等の他、後述する高分子液晶
のうちで非線形光学効果を有するものを用いることがで
きる。
As the polymer material, for example, in addition to polydiacetylene, polyacetylene, polythiophene, etc., polymer liquid crystals having a nonlinear optical effect among the polymer liquid crystals described later can be used.

マトリックスとなるガラス又は高分子材料に、大きな非
線形分子感受率を有する非線形光学材料を固溶体として
添加したものを塗布してコア層2を形成することで、コ
ア層2どなる薄膜の形成を容易化することもできる。非
線形光学材料のマトリックス中への導入は、共重合等に
よって行うことができる。このガラス又は高分子材料を
マトリックスとしたコア層2とした場合、含有される非
線形光学材料を配向させるか、高分子材料を配向させる
ことが好ましい。
By forming the core layer 2 by applying a solid solution of a nonlinear optical material having a large nonlinear molecular susceptibility to a glass or polymeric material serving as a matrix, the formation of a thin film such as the core layer 2 is facilitated. You can also do that. The nonlinear optical material can be introduced into the matrix by copolymerization or the like. When the core layer 2 is made of glass or polymeric material as a matrix, it is preferable to orient the nonlinear optical material contained therein or to orient the polymeric material.

上記マトリックスとして用いられるガラス又は高分子材
料は、非線形光学材料でなくともよく、前掲の物質の他
1例えば石英ガラス、PbOガラス、リン酸ガラス、 
B2O3ガラス、ポリエステル、ポリアミド、ポリアク
リレート、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポ
リ塩化ビニル、ポリエーテル、ポリスチレン、ポリオレ
フィン等を用いることができる。
The glass or polymeric material used as the matrix does not need to be a nonlinear optical material, and in addition to the above-mentioned materials, for example, quartz glass, PbO glass, phosphate glass,
B2O3 glass, polyester, polyamide, polyacrylate, polymethacrylate, polycarbonate, polyvinyl chloride, polyether, polystyrene, polyolefin, etc. can be used.

また、ガラス又は高分子材料のマトリックスに導入され
る非線形光学材料は、π電子系を有する骨格に電子供与
性基もしくは電子吸引性基の少なくとも一方を有する構
造のものが好ましく、具体的には以下のようなものがあ
る。
In addition, the nonlinear optical material introduced into the matrix of glass or polymer material preferably has a structure having at least one of an electron donating group and an electron withdrawing group in the skeleton having a π electron system. There is something like.

(以下余白) 0−ニトロアニリン p−ニトロアニリン (X0= Io、 I(ho、NO3°、  CトCH
−CHCOO8CROa°、 BF4°、 Re04e
、 CH:+OSO3e)NO2 I3 言 l3 ポリーγ−ベンジル−し−グルタミ ン酸 請求項第3項の発明におけるコア層2は、必ずしも上述
した非線形光学材料で形成する必要はなく、非線形光学
効果の無い材料で形成することもできる。具体的には、
上記請求項第1項の発明におけるコア層2の前記マトリ
ックスとして用いられる材料のみで形成することもでき
る。
(Left below) 0-nitroaniline p-nitroaniline (X0=Io, I(ho, NO3°, CtoCH
-CHCOO8CROa°, BF4°, Re04e
, CH:+OSO3e)NO2 I3 Polygamma-benzyl-glutamic acid The core layer 2 in the invention of claim 3 does not necessarily need to be formed of the above-mentioned nonlinear optical material, but may be formed of a material that does not have a nonlinear optical effect. It can also be formed. in particular,
It can also be formed only from the material used as the matrix of the core layer 2 in the invention of claim 1 above.

特にコア層、クラッド層として高分子液晶を用いること
は、能動導波路素子として電気光学効果、熱光学効果等
を用いる上で得られる効果が大きく低エネルギーで駆動
できるためすぐれている。
In particular, the use of polymeric liquid crystals as the core layer and cladding layer is excellent because the electro-optic effect, thermo-optic effect, etc. can be used as an active waveguide element, and the effect obtained is large and it can be driven with low energy.

コア層2の厚みは、0.1〜100Hが好ましい。The thickness of the core layer 2 is preferably 0.1 to 100H.

0.1μ朧以下では光が入射しにくく、100%腸以上
では閉じ込めるためのモードが選択しにくくなる。
If it is less than 0.1μ hazy, it will be difficult for light to enter, and if it is more than 100% intestine, it will be difficult to select a mode for confinement.

より好ましい厚みは、0.5〜20終思である。A more preferable thickness is 0.5 to 20 mm.

第1クラッド層3としては、コア層2および第2クラッ
ド層4よりも屈折率の低い化合物が用いられる。屈折率
差としてはlXl0−5よりも大きいことが望ましい。
As the first cladding layer 3, a compound having a lower refractive index than the core layer 2 and the second cladding layer 4 is used. It is desirable that the refractive index difference is larger than lXl0-5.

lXl0−5以下では温度差によって屈折率差が制御出
来なくなる。より望ましくはlXl0−3以上である。
Below lXl0-5, the refractive index difference cannot be controlled due to the temperature difference. More preferably it is lXl0-3 or more.

厚みは、用いられる光の波長の1/100より厚いこと
が望ましい、また、コア層2の光をとり出して有効に第
2クラッド層4もしくは他の光導波路へ導くためには、
用いられる光の波長の10倍以下、好ましくは用いられ
る光の波長以下、より好ましくは用いられる波長の1/
2以下が望ましい。
The thickness is desirably greater than 1/100 of the wavelength of the light used, and in order to extract the light from the core layer 2 and effectively guide it to the second cladding layer 4 or other optical waveguide,
10 times or less the wavelength of the light used, preferably less than the wavelength of the light used, more preferably 1/1/2 of the wavelength of the light used.
2 or less is desirable.

第1クラッド層3に用いられる材料は、コア層2より憤
屈折率であればよく、無機物としては例えばSiO2,
MgF、 TiO2,GeO2,5i3es、 Aj)
203等が用いられる。また、高分子材料としては、例
えばポリアクリレート、ポリエステル、ポリエーテル、
ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ポリシ
ロキサン、ポリアミド、ポリイミド、ポリイミドアミド
、ポリペプチド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリス
チレン、ポリエチレン。
The material used for the first cladding layer 3 may have a refractive index lower than that of the core layer 2, and examples of inorganic materials include SiO2,
MgF, TiO2, GeO2, 5i3es, Aj)
203 etc. are used. In addition, examples of polymeric materials include polyacrylate, polyester, polyether,
Polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, polysiloxane, polyamide, polyimide, polyimide amide, polypeptide, polytetrafluoroethylene, polystyrene, polyethylene.

ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル等が用いられる。これ
らは、用いられる基本波に対する吸収性が無いことが好
ましく、特に請求項第1項の発明では、発生する高調波
に対しても吸収性が無いことが好ましい。
Polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, etc. are used. It is preferable that these materials have no absorption property for the fundamental wave used, and particularly in the invention of claim 1, it is preferable that they also have no absorption property for the generated harmonic waves.

請求項第1項の発明において更に望ましい第1クラッド
層3としては、コア層2へ入射される基本波の周波数に
おいては、コア層2よりも低い屈折率を有し、発生する
高調波の周波数においてはコア層2よりも高い屈折率を
有しているものである。これにより、発生した高調波を
さらに効率よく第2クラッド層4もしくは他の先導波路
へ入射することが出来る。
In the invention of claim 1, the first cladding layer 3 is more preferably a material having a refractive index lower than that of the core layer 2 at the frequency of the fundamental wave incident on the core layer 2, and having a frequency of harmonics generated. It has a higher refractive index than the core layer 2. Thereby, the generated harmonics can be more efficiently incident on the second cladding layer 4 or other leading waveguide.

第2クラッド層4としては、第1クラッド層3と同様の
材料で、第1クラッド層3よりも屈折率の高いものが用
いられる。
As the second cladding layer 4, a material similar to that of the first cladding layer 3 and having a higher refractive index than the first cladding layer 3 is used.

第2クラッド層4の厚みは、用いられる光の波長よりも
大きいと、積層を行う場合に有利である。具体的には、
0.1終@ −100#Lmが好ましい。
When the thickness of the second cladding layer 4 is larger than the wavelength of the light used, it is advantageous when laminating layers. in particular,
0.1 end@-100 #Lm is preferred.

0.1H4以下では干渉反射構造を効率よく選択しにく
く、1001L厘以上では干渉反射構造の制御を十分に
行いにくい上に薄膜導波路素子の小型化に不利である。
If it is less than 0.1H4, it is difficult to efficiently select an interference reflection structure, and if it is more than 1001L, it is difficult to control the interference reflection structure sufficiently, and it is disadvantageous to downsizing the thin film waveguide element.

また、請求項第1項の発明において、発生する高調波に
ついて第2クラッド層4を先導波路として用いる場合は
、高調波のとじ込め条件に合致するよう、厚みを調整す
ることが好ましい。
Further, in the invention of claim 1, when the second cladding layer 4 is used as a leading wave path for generated harmonics, it is preferable to adjust the thickness so as to meet the harmonic confinement conditions.

基板1としては、ガラス、プラスチック、無機結晶、半
導体、金属等が使用される。
As the substrate 1, glass, plastic, inorganic crystal, semiconductor, metal, etc. are used.

コア層2内での光の拡りの防止は、光導波部分を矩形埋
め込み型とするか、リッジ部を設けるか、ストリップ装
荷を行うか、ストライプ状の第1又は第2クラッド層3
又は4を設けることによって行うことが出来る。
The spread of light within the core layer 2 can be prevented by making the optical waveguide part a rectangular buried type, by providing a ridge part, by strip loading, or by using a striped first or second cladding layer 3.
Alternatively, this can be done by providing 4.

請求項第1項の発明の薄膜導波路素子は、第2図に示さ
れるように、多層化したものでもよい。
The thin film waveguide element according to the first aspect of the invention may be multilayered as shown in FIG.

即ち、第2図においては1基板l上に、第2クラッド層
4、第1クラッド層3、コア層2の順に積層され、その
上に更に第1クラッド層3′第2クラッド層4′、第1
クラッド層3′、コア層2′の順に積層されている。
That is, in FIG. 2, the second cladding layer 4, the first cladding layer 3, and the core layer 2 are laminated in this order on one substrate l, and on top of that, the first cladding layer 3', the second cladding layer 4', 1st
A cladding layer 3' and a core layer 2' are laminated in this order.

例えば波数Wの入射レーザー光が上方のコア層2′へ入
射されると入射光は第1クラッド層3″および第2クラ
ッド層4′によってコア層2′に閉じ込められる。この
非線形光学効果を有するコア層2′にて発生した高調波
は、第1及び第2クラツド層3′、3″、4′を通して
下方のコア層2へ導びかれ、第1及び第2クラツド層3
,4によってコア層2に閉じ込められる。
For example, when an incident laser beam with a wave number W is incident on the upper core layer 2', the incident light is confined in the core layer 2' by the first cladding layer 3'' and the second cladding layer 4'. The harmonics generated in the core layer 2' are guided to the core layer 2 below through the first and second cladding layers 3', 3'', 4',
, 4 in the core layer 2.

請求項第3項の発明においては、コア層2、第1クラッ
ド層3及び第2クラッド層4のうち少なくとも1つの層
に高分子材料を用いることが必要で、これによって能動
機能を付与することができる。そのためには、高分子材
料が電気光学効果を有することが好ましく、特に高分子
液晶であることが最適である。尚、電気光学効果とは、
電界フレデリック転移、カー効果、ポッケルス効果等を
いう。
In the invention of claim 3, it is necessary to use a polymer material for at least one layer among the core layer 2, the first cladding layer 3, and the second cladding layer 4, thereby imparting an active function. Can be done. For this purpose, it is preferable that the polymer material has an electro-optic effect, and in particular, polymer liquid crystal is most suitable. Furthermore, what is the electro-optic effect?
These include electric field Frederick transition, Kerr effect, Pockels effect, etc.

また、上記構成を請求項第1項の発明に対して適用すれ
ば、波長変換機能と同時に能動機能を付与することがで
き、特に請求項第1項の発明においてコア層2に高分子
材料を用いる場合、前述したマトリックスとして高分子
材料を用いればよい。
Furthermore, if the above configuration is applied to the invention of claim 1, it is possible to provide an active function at the same time as the wavelength conversion function, and in particular, in the invention of claim 1, the core layer 2 is made of a polymer material. When used, a polymeric material may be used as the matrix described above.

高分子液晶としては、ネマチック相、カイラルネマチッ
ク相、スメクチック相、カイラルスメクチック相、ディ
スコティック相等の液晶相を有する高分子液晶性化合物
が挙げられる。このような高分子液晶性化合物はコア層
2に用いられることで特に有効に機能を発揮する。
Examples of the polymer liquid crystal include polymer liquid crystal compounds having liquid crystal phases such as a nematic phase, a chiral nematic phase, a smectic phase, a chiral smectic phase, and a discotic phase. Such a polymeric liquid crystal compound exhibits a particularly effective function when used in the core layer 2.

カイラルネマチック相、カイラルスメクチック相を有す
る高分子液晶性化合物としては、側鎖型高分子液晶性化
合物および主鎖型高分子液晶性化合物等を用いることが
できる。
As the polymeric liquid crystalline compound having a chiral nematic phase or chiral smectic phase, a side chain type polymeric liquid crystalline compound, a main chain type polymeric liquid crystalline compound, etc. can be used.

側鎖型高分子液晶性化合物としては、下記の式に示すよ
うなものが挙げられる。(但し、式中零は不斉炭素中心
を示し、n=5〜1000である)(以下余白) (+24) (+52=2〜15) (12El) (組=2〜10) (I+2=2〜15) (13r) CH3 −G CH2−C→− 「 (鵬?= 2〜15) (m2 = 2〜15) (m2=2〜15) (x+y−1、q= 1〜10.P2= 1〜15)ま
た、カイラルネマチック相、カイラルスメクチック相を
有する主鎖型高分子液晶性化合物としては、例えば、メ
ソーゲン基とフレキシブル鎖および光学活性基からなり
、エステル結合、アミド結合、ペプチド結合、ウレタン
結合、エーテル結合等により高分子化された化合物が挙
げられる。
Examples of the side chain type polymeric liquid crystal compound include those shown in the following formula. (However, in the formula, zero indicates an asymmetric carbon center, and n = 5 to 1000) (Left below) (+24) (+52 = 2 to 15) (12El) (Set = 2 to 10) (I + 2 = 2 ~15) (13r) CH3 -G CH2-C→- " (Peng?= 2-15) (m2 = 2-15) (m2=2-15) (x+y-1, q= 1-10.P2= 1 to 15) In addition, examples of main chain polymeric liquid crystalline compounds having a chiral nematic phase or chiral smectic phase include mesogen groups, flexible chains, and optically active groups, such as ester bonds, amide bonds, peptide bonds, and urethane bonds. Examples include compounds made into polymers by bonds, ether bonds, etc.

好ましくはエステル結合により高分子化された化合物で
ある。
Preferably, it is a compound polymerized by an ester bond.

メソーゲン基として用いることの出来る具体的な化合物
には、ターフェニルジカルボン酸、P−テレフタル酸、
ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、ス
チルベンジカルボン酸、アゾベンゼンジカルボン酸、ア
ゾキシベンゼンジカルボン酸、シクロへ午すンジカルボ
ン酸、ビフェニルエーテルジカルボン酸、ビフェノキシ
エタンジカルポン酸、ビフェニルエタンジカルボン酸、
カルボキシケイ皮酸等のジカルボン酸や、ハイドロキノ
ン、ジハイドロキシビフェニル、ジハイドロキシターフ
ェニル、ジハイドロキシアゾベンゼン、ジハイドロキシ
アゾキシベンゼン、ジハイドロキシジメチルアゾベンゼ
ン、ジハイドロキシジメチルアゾキシベンゼン、ジハイ
ド口キシビリダジン、ジハイドロキシナフタレン、ジヒ
ドロキシフェニルエーテル、ビス(ヒドロキシフェノキ
シ)エタン等のジオールや、ハイドロキシ安息香酸、ハ
イドロキシビフェニルカルボン酸、ハイドロキシターフ
ェニルカルボン酸、ハイドロキシケイ皮酸、ハイドロキ
シアゾベンゼンカルボン酸。
Specific compounds that can be used as mesogen groups include terphenyldicarboxylic acid, P-terephthalic acid,
naphthalene dicarboxylic acid, biphenyl dicarboxylic acid, stilbene dicarboxylic acid, azobenzenedicarboxylic acid, azoxybenzenedicarboxylic acid, cyclobenzenedicarboxylic acid, biphenylether dicarboxylic acid, biphenoxyethane dicarboxylic acid, biphenylethanedicarboxylic acid,
Dicarboxylic acids such as carboxycinnamic acid, hydroquinone, dihydroxybiphenyl, dihydroxyterphenyl, dihydroxyazobenzene, dihydroxyazoxybenzene, dihydroxydimethylazobenzene, dihydroxydimethylazoxybenzene, dihydroxybyridazine, dihydroxynaphthalene , dihydroxyphenyl ether, bis(hydroxyphenoxy)ethane, and other diols; hydroxybenzoic acid, hydroxybiphenylcarboxylic acid, hydroxyterphenylcarboxylic acid, hydroxycinnamic acid, and hydroxyazobenzenecarboxylic acid.

ハイドロキシアゾキシベンゼンカルポン酸、ハイドロキ
シスチルベンカルボン酸等のハイドロキシカルボン酸を
用いることが出来る。
Hydroxycarboxylic acids such as hydroxyazoxybenzenecarboxylic acid and hydroxystilbenecarboxylic acid can be used.

フレキシブル鎖の原料としては、メチレングリコール、
エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオー
ル、ベンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジ
オール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジ
オール、ウンデカンジオール、ドデカンジオール、トリ
デカンジオール、テトラデカンジオール、ペンタデカン
ジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
ール、テトラエチレングリコール、ノナエチレンゲリコ
ール、トリデカエチレングリコール等のジオールや、マ
ロン酸、こはく酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン
酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等のジカル
ボン酸を用いることが出来る。
Raw materials for flexible chains include methylene glycol,
Ethylene glycol, propanediol, butanediol, bentanediol, hexanediol, heptanediol, octanediol, nonanediol, decanediol, undecanediol, dodecanediol, tridecanediol, tetradecanediol, pentadecanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetra Diols such as ethylene glycol, nonaethylene gelicol, and tridecaethylene glycol, and dicarboxylic acids such as malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, speric acid, azelaic acid, and sebacic acid can be used.

光学活性基としては、2官能性のものが望ましい、具体
的には、 (÷)−3−メチル−1,8−ヘキサンジオール(−)
−3−メチル−1,6−ヘキサンジオール(◆)−3−
メチルアジビックアシッド(−)−3−メチルアジビッ
クアシッド(D)−マニト−)し (D−+wanni
tol)(L)−マニトール (L−mannitol
)(◆)−パントテン酸 (、)−1,2−4−トリハイドロキシ−3,3−ジメ
チルブタン (−)−1,2−プロパンジオール (÷)−1,2−プロパンジオール (十)−乳酸 (−)−乳酸 (2S 、5S)−2−メチル−3−オキサヘキサン−
1,5−ジオール (2S、5S、8S)−2,5−ジメチル−3,8−ジ
オキサノナン−1,8−ジオール 以上のようなメソーゲン基、フレキシブル鎖。
The optically active group is preferably difunctional, specifically, (÷)-3-methyl-1,8-hexanediol (-)
-3-Methyl-1,6-hexanediol (◆)-3-
Methylazibic acid (-)-3-methylazibic acid (D)-manito-) (D-+wanni
tol) (L)-mannitol (L-mannitol
)(◆)-Pantothenic acid (,)-1,2-4-trihydroxy-3,3-dimethylbutane (-)-1,2-propanediol (÷)-1,2-propanediol (10)- Lactic acid (-)-Lactic acid (2S, 5S)-2-methyl-3-oxahexane-
Mesogenic groups, flexible chains such as 1,5-diol (2S, 5S, 8S)-2,5-dimethyl-3,8-dioxanonan-1,8-diol and above.

光学活性基を重縮合することにより、カイラルネマチッ
ク相、カイラルスメクチック相を有する主鎖型高分子液
晶性化合物を得ることができる。このとき触媒を用いる
ことで重合度を向上し、副反応等による不純物を低減す
ることが可能であるが、重縮合終了後は再沈法等によっ
て除去することが望ましい。
By polycondensing optically active groups, a main chain polymeric liquid crystal compound having a chiral nematic phase or a chiral smectic phase can be obtained. At this time, by using a catalyst, it is possible to improve the degree of polymerization and reduce impurities caused by side reactions, etc., but after the polycondensation is completed, it is desirable to remove them by a reprecipitation method or the like.

具体的には、以下の化合物を挙げることができる。Specifically, the following compounds can be mentioned.

(以下余白) (13B) (以下n2=5〜1000) R3=−CH3CN−+CH2→−Ra = −f C
H2→−(x+V=1.s+2=2〜15) (m2=2〜15.x+y= 1) R1= CH3 −CH?CH20H−e CH2→− (x+y=1.  量?= 2〜15)R2= −f 
CH2→− (x+y= 1.12=2〜15) (s3=1〜5) (14B) (14?) (m5=0〜5) (腸5= θ〜5) さらにネマチック相 スメクチック相を有する 高分子液晶性化合物としては、 側鎖型高分子液晶性 性化合物および主鎖型高分子液晶性化合物等がある。
(The following is a margin) (13B) (The following is n2=5 to 1000) R3=-CH3CN-+CH2→-Ra = -f C
H2→-(x+V=1.s+2=2~15) (m2=2~15.x+y=1) R1= CH3 -CH? CH20H-e CH2→- (x+y=1.Amount?=2~15)R2=-f
CH2→- (x+y=1.12=2~15) (s3=1~5) (14B) (14?) (m5=0~5) (Intestine 5=θ~5) Furthermore, it has a nematic phase and a smectic phase. Examples of polymeric liquid crystalline compounds include side chain type polymeric liquid crystalline compounds and main chain type polymeric liquid crystalline compounds.

具体的には、 下記式に示す化合物が挙げられる。in particular, Examples include compounds represented by the following formulas.

m=1.n=2 Tg=110℃、 TC1= 140℃(’J11 CH3 n=1〜12 (15B) x= 1〜12.n= 1〜12 n=CHz−、CToO−、CR−、H−x=3 、n
=3 、n=H− Tg=5℃ TCR=114℃ x+y=1.0    m= 1−12x=0.1  
、 y=0.9  、 m=2Tg=117℃、 TC
R=184℃ n=1〜18 n = 8  TCR= 220℃ m=文=l、n=11 Tg=39℃ TGR=74℃ 高分子液晶性化合物が室温以上にガラス転移点もしくは
融点を有する場合には、スイッチング等の制御のために
、−旦ガラス転移点もしくは融点以上に加熱してスイッ
チングした後、室温までもどすことで所望の導波状態と
することができる。
m=1. n=2 Tg=110°C, TC1=140°C ('J11 CH3 n=1~12 (15B) x=1~12.n=1~12 n=CHz-, CToO-, CR-, H-x= 3, n
=3, n=H- Tg=5℃ TCR=114℃ x+y=1.0 m=1-12x=0.1
, y=0.9, m=2Tg=117℃, TC
R=184°C n=1 to 18 n=8 TCR=220°C m=text=l, n=11 Tg=39°C TGR=74°C When the polymeric liquid crystal compound has a glass transition point or melting point above room temperature In order to control switching and the like, a desired waveguide state can be achieved by heating the glass to a temperature above the glass transition point or melting point and then returning the glass to room temperature.

また、所定の温度に保持することによっても上記効果が
得られる。
The above effect can also be obtained by maintaining the temperature at a predetermined temperature.

高分子液晶は、前記高分子液晶性化合物に他の成分を加
えた高分子液晶組成物でもよく、この高分子液晶組成物
としては、例えば高分子液晶性化合物と低分子液晶性化
合物を混合し、加熱溶解もしくは共通溶媒に溶解するこ
とにより得られるものを挙げることができる。
The polymer liquid crystal may be a polymer liquid crystal composition in which other components are added to the polymer liquid crystal compound. For example, the polymer liquid crystal composition may be a polymer liquid crystal composition in which a polymer liquid crystal compound and a low molecular liquid crystal compound are mixed. Examples include those obtained by heating and dissolving or dissolving in a common solvent.

高分子液晶性化合物ならびに高分子液晶組成物は単独で
フィルム状として用いても、支持基板にM層して用いて
もよい。
The polymer liquid crystal compound and the polymer liquid crystal composition may be used alone in the form of a film, or may be used as an M layer on a support substrate.

高分子液晶による薄膜形成は、高分子液晶を加熱溶融も
しくは溶媒に溶解させて液状とし、スピンコード法、キ
ャスト法、ディッピング法、バーコード法、ロールコー
ト法、グラビアコート法。
To form a thin film using polymer liquid crystal, polymer liquid crystal is heated and melted or dissolved in a solvent to make it into a liquid state, and the method is spin code method, casting method, dipping method, bar code method, roll coating method, and gravure coating method.

ドクターブレード法等によって、薄膜形成面に塗布する
ことで行うことができる。また、高分子液晶をストライ
プ状等にパターン化して塗布するには、スクリーン印刷
法やフォトレジストを用いたパターニング等を用いるこ
とができる。これらの方法は、高分子液晶以外の高分子
材料による薄膜形成にも使用される。
This can be done by applying it to the surface on which the thin film is to be formed using a doctor blade method or the like. Furthermore, in order to pattern and apply the polymer liquid crystal in stripes or the like, a screen printing method, patterning using a photoresist, or the like can be used. These methods are also used to form thin films using polymeric materials other than polymeric liquid crystals.

高分子液晶を用いて能動機能を付与する場合、水平配向
又は垂直配向処理を施しておくことが好ましい。
When imparting active functions using polymeric liquid crystals, it is preferable to perform horizontal alignment or vertical alignment treatment.

水平配向及び垂直配向処理としては、機械的な力による
延伸、ロール延伸、シェアリングや電場・磁場によるも
の、界面制御によるもの等がある。支持基板を用いる場
合には界面制御による水平配向又は垂直配向処理が特に
好ましい。
Horizontal and vertical alignment treatments include stretching by mechanical force, roll stretching, shearing, electric field/magnetic field, and interface control. When using a support substrate, horizontal or vertical alignment treatment by interface control is particularly preferred.

具体的な界面制御による水平配向処理としては次のよう
なものがある。
Specific examples of horizontal alignment processing based on interface control include the following.

■ラビング法 基板上に溶液塗工法又は蒸着あるいはスパッタリング等
により、例えば、−酸化 素、二酸化 素、酸化アルミ
ニウム、ジルコニア、フッ化マグネシウム、酸化セリウ
ム、フッ化セリウム、シリコン窒化物、シリコン炭化物
、ホウ素窒化物などの無機絶縁物質やポリビニルアルコ
ール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイ
ミド、ポリパラキシレリン、ポリエステル、ポリカーボ
ネート、ポリビニルアセタール、ポリ塩化ビニル、ポリ
アミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹脂
、ユリャ樹脂やアクリル樹脂などの有機絶縁物質を用い
て被膜形成した配向制御膜を設けることができる。
■ Rubbing method By solution coating, vapor deposition, sputtering, etc., on the substrate, for example, - oxide, oxygen dioxide, aluminum oxide, zirconia, magnesium fluoride, cerium oxide, cerium fluoride, silicon nitride, silicon carbide, boron nitride. Inorganic insulating materials such as objects, polyvinyl alcohol, polyimide, polyamideimide, polyesterimide, polyparaxylerin, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polyamide, polystyrene, cellulose resin, melamine resin, Yurya resin, acrylic resin, etc. It is possible to provide an alignment control film formed using an organic insulating material.

この配向制御膜は、前述の如き無機絶縁物質又は有機絶
縁物質を被膜形成した後に、その表面をビロード、布や
紙で一方向に摺擦(ラビング)する。
This orientation control film is formed by forming a film of an inorganic insulating material or an organic insulating material as described above, and then rubbing the surface of the film in one direction with velvet, cloth, or paper.

■斜方蒸着法 SiO等の酸化物あるいはフッ化物又はAu、 Aj+
などの金属およびその酸化物を基板の斜めの角度から蒸
着する。
■Oblique evaporation method Oxide such as SiO or fluoride or Au, Aj+
Metals such as metals and their oxides are deposited from an oblique angle on the substrate.

■斜方エツチング法 ■で示した有機あるいは無機絶縁膜を斜方からイオンビ
ームや酸素プラズマを照射することによりエツチングす
る。
(2) Oblique etching method The organic or inorganic insulating film shown in (2) is etched by obliquely irradiating it with an ion beam or oxygen plasma.

■延伸高分子膜の使用 ポリエステルあるいはポリビニルアルコール等の高分子
膜を延伸して得られる膜も良好な配向性を示す。
(2) Use of stretched polymer membranes Membranes obtained by stretching polymer membranes such as polyester or polyvinyl alcohol also exhibit good orientation.

■グレーティング法 フォトリソグラフィーやスタンパ−やインジェクション
を使用して基板表面上に溝を形成することによってもN
液晶はその溝方向に配向する。
■Grating method N can also be formed by forming grooves on the substrate surface using photolithography, stamper, or injection.
The liquid crystal is aligned in the direction of the groove.

また、具体的な界面処理による垂直配向処理としては次
のようなものがある。
In addition, specific vertical alignment treatments based on interface treatments include the following.

■垂直配向膜を形成する。■ Form a vertical alignment film.

基板表面上に有機シランやレシチンやPTFE等の垂直
配向性の層を形成する。
A vertically aligned layer of organic silane, lecithin, PTFE, or the like is formed on the surface of the substrate.

■斜方蒸着 斜方蒸着法で基板を回転させながら蒸着角度を適当に選
択することにより垂直配向性を与えることができる。ま
た、斜方蒸着後、■で示した垂直配向剤を塗布してもよ
い。
(2) Oblique Vapor Deposition Vertical alignment can be provided by appropriately selecting the deposition angle while rotating the substrate in the oblique vapor deposition method. Further, after oblique vapor deposition, a vertical alignment agent shown in (2) may be applied.

以上の配向処理において、各配向手段は、単独で用いて
も、2以上の手段を組み合わせて用いてもよい。
In the above alignment process, each alignment means may be used alone or in combination of two or more means.

機能性付与のための高分子液晶以外の高分子材料として
は、例えばポリフッ化ビニリデン、P(VDF−↑rF
E)共重合体等を用いることができる。
Examples of polymer materials other than polymer liquid crystals for imparting functionality include polyvinylidene fluoride, P(VDF-↑rF
E) Copolymers etc. can be used.

高分子材料を用いて機能性を付与する場合、第3図に示
されるように、上下に電極5a、 5bを設けることが
でき、この電極5a、 5bはパターン化することもで
きる。また、高分子材料を用いた先導波路の間に電極5
a、 5bを設けたり、断熱層や光吸収層を設けること
もできる。
When a polymeric material is used to impart functionality, as shown in FIG. 3, upper and lower electrodes 5a and 5b can be provided, and these electrodes 5a and 5b can also be patterned. In addition, an electrode 5 is placed between the leading waveguides using a polymer material.
a, 5b, or a heat insulating layer or light absorption layer.

請求項第3項の発明の場合にも、第4図に示されるよう
に多層化が可能である。第4図に示される電極5a、 
5bはマトリックス電極で、上方の電極5aの下に低屈
折率干渉層6が設けられており、その下にコア層2が設
けられている。この上方のコア層2′は、低屈折率干渉
層6より十分高い屈折率を有し、第1クラッド層3″よ
り高い屈折率で第2クラッド層4′の厚みにより、共鳴
反射条件をとり、コア層2′内へ光をとじ込める。下方
のコア層2の上下に位置する第1クラツド層3′、3は
、コア層2の屈折率より低く、第2クラツド層4′、4
により共鳴反射条件をとり、下方のコア層2内へ光を閉
じ込める。さらに下方に電極5bがあり、上方の電極5
aとの間で電圧を印加することにより、先導波路におけ
る導波を制御できるものとなっている。尚、13は平坦
化層である。
Also in the case of the invention of claim 3, multi-layering is possible as shown in FIG. Electrode 5a shown in FIG.
Reference numeral 5b denotes a matrix electrode, in which a low refractive index interference layer 6 is provided under the upper electrode 5a, and a core layer 2 is provided below it. This upper core layer 2' has a refractive index sufficiently higher than that of the low refractive index interference layer 6, and has a refractive index higher than that of the first cladding layer 3'' and a thickness of the second cladding layer 4', so that resonance reflection conditions can be achieved. The first cladding layers 3', 3 located above and below the lower core layer 2 have a refractive index lower than that of the core layer 2, and the second cladding layers 4', 4 have a lower refractive index than the core layer 2.
A resonant reflection condition is established, and the light is confined within the core layer 2 below. There is an electrode 5b further below, and an electrode 5b above.
By applying a voltage between the leading waveguide and the waveguide a, waveguide in the leading waveguide can be controlled. Note that 13 is a flattening layer.

[実施例] 実施例1 ガラスの基板l上に厚さ3000AのAi)を蒸着して
電極6bとし、5iOzを更に2#L層蒸着した。更に
フッ化リチウムを100OA蒸着したものへ、ポリメチ
ルメタクリレート樹脂へ4−アミノ−4′−ニトロビフ
ェニルを5重量%溶解したもののベンゼン溶液をスピン
コードして4糾脂の厚みとした。この素子ヘアルミ箔を
はり合わせて電極8aとし、下部の電極5bとの間に3
00■の直流電圧を印加しつつ、120℃から室温まで
冷却して非線形光学効果のための配向を行った。
[Examples] Example 1 Ai) having a thickness of 3000 Å was vapor-deposited on a glass substrate l to form an electrode 6b, and 2 #L layers of 5iOz were further vapor-deposited. Furthermore, a benzene solution of 5% by weight of 4-amino-4'-nitrobiphenyl dissolved in polymethyl methacrylate resin was spin-coated onto the material on which 100 OA of lithium fluoride had been vapor-deposited to give a thickness of 4 diabases. A piece of aluminum foil is attached to this element to form an electrode 8a, and a
While applying a DC voltage of 0.00 mm, the film was cooled from 120° C. to room temperature to achieve orientation for the nonlinear optical effect.

このようにして得られた薄膜導波路素子に、第1図に示
すようにしてレーザー光を入射した。
A laser beam was applied to the thin film waveguide device thus obtained as shown in FIG.

レーザー光源7としてNd : YAGレーザ−(波長
1.084B)を用いて、集光レンズ8によって非線形
光学効果を有するコア層2へ導入した。このとき第2ク
ラッド層4から射出する光は対称的な形状をしており分
光器により分光したところ、532nsの第2高調波が
検出できた。
A Nd:YAG laser (wavelength: 1.084B) was used as the laser light source 7, and was introduced into the core layer 2 having a nonlinear optical effect through a condensing lens 8. At this time, the light emitted from the second cladding layer 4 had a symmetrical shape, and when it was analyzed using a spectrometer, a second harmonic of 532 ns was detected.

尚、第1図において、9は変調装置、 10は変調信号
発生装置である。
In FIG. 1, 9 is a modulation device, and 10 is a modulation signal generator.

実施例2 ガラスの基板l上に厚さ3000AのAI!を蒸着して
電極5bとし、更に5i023μ鳳を蒸着した。更にL
iFを500OA蒸着したものへ、下記式(I)で示さ
れる高分子液晶のシクロヘキサノン溶液をスピンコード
して乾燥後、4終層の厚みとした。この素子のコア層2
へ第3図に示されるようにして830B層の半導体レー
ザーを入射したところ導波して出射端面より出射した。
Example 2 AI with a thickness of 3000A on a glass substrate l! was vapor-deposited to form the electrode 5b, and 5i023μ porcelain was further vapor-deposited. Further L
A cyclohexanone solution of a polymer liquid crystal represented by the following formula (I) was spin-coated onto the material on which iF was deposited at 500 OA, and after drying, the thickness was made to be 4 final layers. Core layer 2 of this device
When the semiconductor laser of the 830B layer was incident on the laser as shown in FIG. 3, it was guided and emitted from the output end face.

このとき素子の出射端面以外からのもれ光はほとんどな
かった。
At this time, there was almost no light leaking from other than the output end face of the element.

次に素子にアルミ箔を密着させて電極5aとし、蒸着し
た11層の電極5bとの間に150vの直流電圧を印加
しつつ、120℃まで昇温し、冷却した。この素子に前
記と同様に830B層の半導体レーザーを入射したとこ
ろ、大部分がもれ光として出射端面以外から放射された
Next, an aluminum foil was closely attached to the device to form an electrode 5a, and while applying a DC voltage of 150 V between the electrode 5b of the 11 layers deposited, the device was heated to 120° C. and cooled. When an 830B layer semiconductor laser was incident on this element in the same manner as described above, most of the light was emitted as leakage light from other than the output end face.

尚、第3図において、8は集光レンズ、11はスイッチ
ング領域、12は電圧印加制御装置である。
In FIG. 3, 8 is a condensing lens, 11 is a switching region, and 12 is a voltage application control device.

(I) 実施例3 ガラスの基板1上に5i023 p、mを蒸着し、更に
LiFを5000A蒸着した。この基板1に実施例2と
同じ高分子液晶のシクロヘキサン溶液をスピンコードし
、乾燥後4μ−の厚みのコア層2を得た。
(I) Example 3 5i023 p, m was deposited on a glass substrate 1, and LiF was further deposited at 5000A. A cyclohexane solution of the same polymer liquid crystal as in Example 2 was spin-coded onto this substrate 1, and after drying, a core layer 2 having a thickness of 4 μm was obtained.

そのEに5i021 p、mを蒸着した後、 ptを5
0OA蒸着した。この素子に、第5図のように、端面か
ら、He−Meレーザーを集光レンズ8で集光してコア
層2に入射したところ、コア層2を導波して大部分が出
射光として射出された0次に、この素子を導波路に暇直
に1oxcの磁場が印加されるように設置して、磁場印
加状態で830n鵬、10層賃の半導体レーザーを照射
した。ふたたび端面よりHe−Meレーザー光を入射し
たところ、大部分が分岐光として第2クラッド層4より
出射された。
After depositing 5i021p and m on that E, 5i021p and m
0OA vapor deposition was performed. As shown in FIG. 5, when a He-Me laser is focused from the end face of this element by a condensing lens 8 and is incident on the core layer 2, it is guided through the core layer 2 and most of the light is emitted. After the emitted zero order, this element was installed so that a 1oxc magnetic field was applied to the waveguide at any time, and a semiconductor laser of 830 nm and 10 layers was irradiated while the magnetic field was applied. When the He-Me laser beam was again incident on the end face, most of it was emitted from the second cladding layer 4 as branched light.

尚、第5図において、3は第1クラッド層、6は低屈折
率干渉層、11はスイッチング領域、14はIR吸収層
である。
In FIG. 5, 3 is a first cladding layer, 6 is a low refractive index interference layer, 11 is a switching region, and 14 is an IR absorption layer.

[発明の効果] 本発明は、以上説明した通りのものであり、以下の効果
を奏するものである。
[Effects of the Invention] The present invention is as described above, and has the following effects.

(1)本発明の薄膜導波路素子は共振反射型であって、
基板の制約が少なく、先導波路形成が容易であるために
、低コストで高性能なものが得られる。
(1) The thin film waveguide element of the present invention is of a resonant reflection type, and
Since there are few restrictions on the substrate and it is easy to form a guiding waveguide, high performance can be obtained at low cost.

(2)特に請求項第1項の発明によれば、非線形光学効
果を用いることにより、薄膜導波路素子での高調波の位
相整合が容易となり、かつ温度変化等に対して十分安定
な特性を得ることができる。また、得られる高調波は、
ビーム形状、位相状態が良好であり、更に整形して用い
る場合に極めて有効である。
(2) In particular, according to the invention of claim 1, by using a nonlinear optical effect, harmonic phase matching in a thin film waveguide element is facilitated, and characteristics that are sufficiently stable against temperature changes, etc. can be achieved. Obtainable. Also, the obtained harmonics are
The beam shape and phase state are good, and it is extremely effective when used after further shaping.

(3)請求項第2項ないし第5項の発明のように高分子
材料を用いると、多層化、集植化が容易で、光集積回路
や三次元導波路素子を小型化・高性能化できる。また、
分波・放射・結合・スイッチング等を行う能動先導波路
素子を容易に得ることができる。特に請求項第4項又は
第5項の発明によれば、この能動機能の制御が確実とな
る。
(3) When polymeric materials are used as in the inventions of claims 2 to 5, multilayering and clustering are easy, and optical integrated circuits and three-dimensional waveguide devices are made smaller and more efficient. can. Also,
Active waveguide elements that perform demultiplexing, radiation, coupling, switching, etc. can be easily obtained. In particular, according to the invention of claim 4 or 5, the control of this active function becomes reliable.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は実施例1の説明図、第2図は多層化の−例を示
す断面図、第3図は実施例2の説明図、第4図は多層化
の他の例を示す断面図、w45図は実施例3の説明図で
ある。 l二基板 2.2’:コア層 3.3’、3” :第1クラッド層 4.4’:第2クラッド層
Fig. 1 is an explanatory diagram of Example 1, Fig. 2 is a sectional view showing an example of multilayering, Fig. 3 is an explanatory diagram of Embodiment 2, and Fig. 4 is a sectional view showing another example of multilayering. , w45 is an explanatory diagram of the third embodiment. 2 substrates 2.2': Core layer 3.3', 3": First cladding layer 4.4': Second cladding layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)基板上に、非線形光学効果によって波長変換を行う
コア層と、コア層より低屈折率な第1クラッド層と、第
1クラッド層より高屈折率な第2クラッド層とが積層さ
れていることを特徴とする薄膜導波路素子。 2)コア層、第1クラッド層及び第2クラッド層のうち
少なくとも1つの層に高分子材料が用いられていること
を特徴とする請求項第1項の薄膜導波路素子。 3)基板上に、光導波を行うコア層と、コア層より低屈
折率な第1クラッド層と、第1クラッド層より高屈折率
な第2クラッド層とが積層されており、コア層、第1ク
ラッド層及び第2クラッド層のうち少なくとも1つの層
に高分子材料が用いられていることを特徴とする薄膜導
波路素子。 4)高分子材料が電気光学効果を有することを特徴とす
る請求項第2項又は第3項の薄膜導波路素子。 5)高分子材料が高分子液晶であることを特徴とする請
求項第4項の薄膜導波路素子。
[Claims] 1) A core layer that performs wavelength conversion using a nonlinear optical effect, a first cladding layer with a lower refractive index than the core layer, and a second cladding layer with a higher refractive index than the first cladding layer, on a substrate. 1. A thin film waveguide element characterized by having a layered structure. 2) The thin film waveguide device according to claim 1, wherein a polymer material is used for at least one of the core layer, the first cladding layer, and the second cladding layer. 3) A core layer for optical waveguide, a first cladding layer having a lower refractive index than the core layer, and a second cladding layer having a higher refractive index than the first cladding layer are laminated on the substrate, and the core layer, A thin film waveguide device characterized in that a polymer material is used for at least one of the first cladding layer and the second cladding layer. 4) The thin film waveguide element according to claim 2 or 3, wherein the polymer material has an electro-optic effect. 5) The thin film waveguide device according to claim 4, wherein the polymer material is a polymer liquid crystal.
JP26608688A 1988-10-24 1988-10-24 Thin film waveguide element Pending JPH02113228A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009271435A (en) * 2008-05-09 2009-11-19 Ricoh Co Ltd Optical waveguide element, wavelength conversion element and harmonic laser beam source device
JP2014146004A (en) * 2013-01-30 2014-08-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical waveguide having wavelength plate

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