JPH021831A - 導波路型波長変換素子 - Google Patents

導波路型波長変換素子

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JPH021831A
JPH021831A JP63143034A JP14303488A JPH021831A JP H021831 A JPH021831 A JP H021831A JP 63143034 A JP63143034 A JP 63143034A JP 14303488 A JP14303488 A JP 14303488A JP H021831 A JPH021831 A JP H021831A
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JP
Japan
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layer
core layer
cladding layer
single crystal
wavelength conversion
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JP63143034A
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English (en)
Inventor
Yoshito Shudo
義人 首藤
Takashi Kurihara
隆 栗原
Michiyuki Amano
道之 天野
Toshikuni Kaino
戒能 俊邦
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/37Non-linear optics for second-harmonic generation
    • G02F1/377Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/37Non-linear optics for second-harmonic generation
    • G02F1/374Cherenkov radiation

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  • Optics & Photonics (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。

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高調波に変換する導波路型波長
変換素子に関するものである。
〔従来の技術・発明が解決しようとする課題〕第2高調
波発生(SHG)現象は、非線形感受率の大きな媒質中
に単色でバラ−密度の大きな光を入射すると、入射した
光の周波数の2倍の周波数をもつ光が生ずる現象で、簡
単に光の波長を短波長側へ変換させる手法として有用で
ある。このSHG現象はすてにLiNbO3やKDP等
の無機結晶において確認されており、高出力レーザ用波
長変換器として実用化されている。
有機非線形光学材料は、KDPのような無機結晶に比べ
て10〜102倍も大きな2次の非線形光学定数を示す
ものが多く、そのような有機材料を用いた光波長変換素
子の検討がなされている。
高調波の発生効率を高めるためには、入力光を高密度に
閉じ込めることと同時に入力光波と発生する高調波との
間の位相整合を図る必要がある。
この2つの要求を同時に満足させるためには導波路構造
にすることが望ましく、導波路のコア層に有機非線形結
晶を用い、コア層を導波する基本波モードの伝搬定数と
発生した第2高調波モードの伝搬定数を一致させる、い
わゆる導波モード整合により位相整合を達成するタイプ
の導波路型波長変換素子か検討されている。この波長変
換素子では導波モード整合を行なわせるために有機非線
形材料からなるコア層の寸法を非常に精密に(10−2
μmオーダで)制御することが不可欠であり、従来はこ
の寸法精度が達成できずに十分な第2高調波発生効率が
得られないという問題があった。
本発明は、導波路型波長変換素子における首記の問題点
を解決するためになされたものであり、その目的は大き
な第2高凋波発生効率を示す導波路型波長変換素子を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、チェレンコフ放射による高調波発生の位
相整合条件がモード整合条件よりも寸法精度の而で緩や
かであることに着目し、本発明に至った。すなわち、本
発明では、シリコン基板」ニに作製した光導波路のコア
層もしくはクラッド層の1部に、大きな2次の非線形定
数を示す有機結晶もしくは非線形性の大きなユニットあ
るいは分子を側鎖として導入あるいはドープした有機高
分子を用いて導波路構造を形成し、チェレンコフ放射に
より第2高調波発生を行なわせろことを最も主要な特徴
とし、従来の波長変換素子に比べて、大きな第2高調波
発生効率が得られる点が異なっている。
以下、さらに詳しく本発明を説明する。
チェレンコフ放射が起こるためには、コア内を導波する
光波の等価屈折率’Qeffとクラッド層の基本波長お
よび第2高調波長における屈折率m”TVmWとの間に
次の関係が成立ずろことが必要である。
’11”< Tle[< ’l’l”        
   (+ )等価屈折率’rVef「はコア層および
クラッド層の基本波長での屈折率と寸法(厚さ)で一義
的に決まるため、チェレンコフ放射による第2高調波発
生に必要なコア層らくしはクラッド層寸法は式(1)を
満たす範囲内にあればよく、従来のモード整合法とは対
照的に大幅な自由度が与えられている。
本発明の基本的な導波路構造は第1図(a)と(b)の
2種である。第1図で1はシリコン基板、2は石英系ク
ラッド層、3は高屈折率材料からなるコア層、4は大き
な2次の非線形定数を示す有機結晶もしくは大きな非線
形定数を示すユニットあるいは分子を側鎖としてブラン
チもしくはドープした有機高分子である。第1図(a)
では光を導波するコア層3が一辺を残して石英系クラッ
ド層2に埋設されており、この上にクラッド層の一部と
して石英系クラッド層に埋設されていないコア層の一辺
に接するように、有機非線形材料4が積載した構造をと
っている。(b)ではシリコン基tli<1上の石英系
クラッド層2にコア層として有機非線形材料4を埋設し
た光導波路構造をとっている。
第1図(a)のコア層に用いる高屈折率材料としては特
に限定しないが、コーニング7059硝子や5F−10
のような重フリントガラス等を挙げることができる。本
発明で用いる有機非線形材料は大別するとI X I 
O−”esu以上の大きな分子感受率βを示し、反転対
称性のない有機単結晶と、l X 10−”esu以上
の大きな分子感受率βを示すユニットを側鎖としてブラ
ンチもしくはドープした有機高分子の2種である。前者
の有機単結晶としては特に限定しないが、M N A 
(2−メチル4−ニトロアニリン)、mN A  (メ
タニトロアニリン)、POM(3−メチル−4−ニトロ
ピリジン1−オキサイド)、N P P  (N −(
4−ニトロフェニル)−L−プロリノール)、M A 
P (メチル−(2゜4−ジニトロフェニル)−アミノ
プロパノエート)、D A N (2(N 、N−ツメ
チルアミノ)−5−ニトロアセトアニリド)、N P 
A N  (N −(4−ニトロフェニル)−N−メチ
ルアミノアセトニトリル)、MNT(4−メトキシ−4
°−ニトロトラン)、AMNT(4−メトキシ−2−ア
セチルアミノ−4ニトロトラン)、AANP  (2−
アダマンタンアミノ−5−ニトロピリジン)等を挙げる
ことができる。後者の有機高分子としては特に限定しな
いがPMMA、ポリスチレン(P S t)、ポリカー
ボネート(PC)のような代表的な透明ポリマーに4−
[N−エヂルーN−(2−ヒドロキシエチル)]]アミ
ノー4゛−ニトロアゾベンゼやD A N S (4−
(ツメチルアミノ)−4°−ニトロスチルベン)等のl
 X 10−”esu以上の高いβを示す有機非線形分
子をドープした系や、特願昭61−[71061号、特
願昭62−37288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。これらの有機高分子を用いる場合に
は反転対称性をなくすために電場によるポーリング処理
が必要である。
このためには、第2図(a) 、 (b)に示すように
第1図(a) 、 (b)の基本構造に電極5を付加し
た構造も本発明に含まれるが、波長変換素子としての基
本動作は第1図(a) 、 (b)、第2図(a) 、
 (b)で差異はない。
〔実施例〕
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれ
によりなんら限定されるものでない。
実施例1 シリコン基板を熱酸化して形成した5iOzクラッド層
の上に反応性エツチングにより幅3μmの、深さ2μm
の溝を作り、RFスパッタリングによりL F 4ガラ
スをこの溝に堆積させてコア層を形成した。こうして形
成した光導波路の上に厚さ3μmのMNT単結晶をC軸
がコア層の幅方向に一致するように載せてクラッド層と
した。この導波路型素子のコア層にプリズム結合により
1.06μmのTE波を入力するとM N T結晶側か
ら約5°のチェレンコフ角で第2高調波かI測された。
第2高調波の発生効率を見積もると約15%であった。
実施例2 シリコン基板を熱酸化して形成した5iOzクラッド層
の上に、コア層用材料として下記の構造以  下  余
  白 CN3 (CI+−CHテ。、、・・・・・・−・・−(CHt
  C+o、5C=0 C=0  R Rt の側鎖型液晶高分子をスピンコード法で塗布した後成形
した幅2μm1高さ1μmのコア層を形成した。このコ
ア層から約10μm離れて左右に電極を取り付けた後、
コア層・電極の上にSin、クラッド層を形成した。こ
の後、電極間に数MV/amの直流電圧を印荷してポー
リング処理を施し、導波路型素子を作製した。この素子
のコア層に1.06μmのTEAを入射すると石英クラ
ッド側から約5°のチェレンコフ角で第2高調波が観測
された。第2高調波の効率を見積しろと約10%であっ
た。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、位相整合条件の
緩やかなチェレンコフ放射を利゛用し、しかも大きな非
線形光学定数を示す誘起非線形材料を用いているために
、第2高調波発生効率の高い導波路型波長変換素子を提
供することができる。
また、特にコア層もしくはクラッド層の近傍に電極を配
置すれば、電場によって有機高分子の反転対称性をなく
すことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)および第2図(a) 、 (b)
はいずれも本発明による波長変換素子の断面図である。 l・・・・・・シリコン基板、2・・・・・石英系クラ
ッド層、3 ・・・コア層、4・・・・・有機非線形材
料、5・・・・・電極。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シリコン基板上の石英系クラッド層にコア層が一
    辺を残して埋設されたシリコン基板上の光導波路の上部
    に、クラッド層の一部として石英系クラッド層に埋設さ
    れていないコア層の一辺に接するように、2次の分子感
    受率βが1×10^−^3^0esuより大きく反転対
    称性を示さない有機単結晶もしくは2次の分子感受率β
    が1×10^−^3^0esuより大きなユニットを側
    鎖に有するか、もしくはドープしてなる有機高分子を積
    載した構造をとり、最上部の該有機単結晶らしくは高分
    子層の基本波長および第2高調波長での屈折率をη^w
    、η^2^wとするとき、該有機単結晶もしくは高分子
    層の厚みが、これを用いて算出されたコア層を導波する
    光波の等価届折率ηeffが η_o^w<ηeff<η^2^w のチェレンコフ放射条件を満たすように作られているこ
    とを特徴とする導波路型波長変換素子。
  2. (2)シリコン基板上の石英系クラッド層に、コア層と
    して2次の分子感受率βが1×10^−^3^0esu
    より大きく反転対称性を示さない有機単結晶もしくは2
    次の分子感受率βが1×10^−^3^0esuより大
    きなユニットを側鎖に有するか、もしくはドープしてな
    る有機高分子が埋設されたシリコン基板上の光導波路構
    造をとり、石英系クラッド層の基本波長および第2高調
    波長での屈折率をη_o^w、η_o^2^wとすると
    き、該有機単結晶もしくは高分子からなるコア層の厚み
    が、これを用いて算出されたコア層を導波する光波の等
    価屈折率ηeffが η_o^w<ηeff<η_o^2^w のチェレンコフ放射条件を満たすように作られているこ
    とを特徴とする導波路型波長変換素子。
  3. (3)該光導波路のコア層もしくはクラッド層の近傍に
    電極を配したことを特徴とする請求項1または2記載の
    導波路型波長変換素子。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000005788A1 (en) * 1998-07-23 2000-02-03 Molecular Optoelectronics Corporation Optical waveguide with dissimilar core and cladding materials, and light emitting device employing the same
US6198569B1 (en) 1998-02-20 2001-03-06 Molecular Optoelectronics Corporation Multiple window dense wavelength divison multiplexed communications link with optical amplification and dispersion compensation
US6208456B1 (en) 1999-05-24 2001-03-27 Molecular Optoelectronics Corporation Compact optical amplifier with integrated optical waveguide and pump source
US6236793B1 (en) 1998-09-23 2001-05-22 Molecular Optoelectronics Corporation Optical channel waveguide amplifier
US6270604B1 (en) 1998-07-23 2001-08-07 Molecular Optoelectronics Corporation Method for fabricating an optical waveguide
US6289027B1 (en) 1998-02-20 2001-09-11 Molecular Optoelectronics Corporation Fiber optic lasers employing fiber optic amplifiers
CN102010121A (zh) * 2010-11-05 2011-04-13 北京交通大学 用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6198569B1 (en) 1998-02-20 2001-03-06 Molecular Optoelectronics Corporation Multiple window dense wavelength divison multiplexed communications link with optical amplification and dispersion compensation
US6289027B1 (en) 1998-02-20 2001-09-11 Molecular Optoelectronics Corporation Fiber optic lasers employing fiber optic amplifiers
WO2000005788A1 (en) * 1998-07-23 2000-02-03 Molecular Optoelectronics Corporation Optical waveguide with dissimilar core and cladding materials, and light emitting device employing the same
US6141475A (en) * 1998-07-23 2000-10-31 Molecular Optoelectronics Corporation Optical waveguide with dissimilar core and cladding materials, and light emitting device employing the same
US6270604B1 (en) 1998-07-23 2001-08-07 Molecular Optoelectronics Corporation Method for fabricating an optical waveguide
US6511571B2 (en) 1998-07-23 2003-01-28 Molecular Optoelectronics Corporation Method for fabricating an optical waveguide
US6236793B1 (en) 1998-09-23 2001-05-22 Molecular Optoelectronics Corporation Optical channel waveguide amplifier
US6208456B1 (en) 1999-05-24 2001-03-27 Molecular Optoelectronics Corporation Compact optical amplifier with integrated optical waveguide and pump source
US6384961B2 (en) 1999-05-24 2002-05-07 Molecular Optoelectronics Corporation Compact optical amplifier with integrated optical waveguide and pump source
CN102010121A (zh) * 2010-11-05 2011-04-13 北京交通大学 用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构

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