JPH0266524A - 波長変換素子 - Google Patents

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、レーザー光の波長変換に用いられる光高調波
発生装置等の波長変換素子に関し、更に詳しくは、チェ
レンコフ放射方式による波長変換素子に関する。

［発明の背景コ 非線形光学効果が１９６１年に発見されて以来、非線形
光学効果を有する材料及び非線形光学効果を利用したデ
バイスに関する研究が進められてきた。従来、非線形光
学効果を有する材料としては、Ｌ　ｉＮ　ｂ　ＯｓやＫ
ＤＰ　（ＫＨ２ＰＯ４）なトノ無機系材料が知られてい
た。

しかしながら近年これらの無機系材料に較べ、非線形光
学定数が大幅に上回る有機系材料が注目されはじめた４
この様な物質には、例えばＭＮＡ（２−メチル−４−ニ
トロアニリン）、ｍＮＡ（メタニトロアニリン）、ＰＯ
Ｍ　（３−メチル−４−ニトロピリジン−１−オキサイ
ド）などがある。

これら有機系の非線形光学効果を有する材料を利用した
デバイスは、例えば （１）ミクロシンポジュウム講演要旨集「有機非線形光
学材料：現状と可能性Ｊ　　（’８８．５　）　ｐ２９
〜３２ （２）　　０ＰＴＩＣ３Ｃ０ＨＨＩＩＮＩＣＡＴＴＯＮ
Ｓ　ＶＯＬ、４７　Ｎｏ、５（３）　　０ＰＴＩＣ３Ｃ
０ＨＨＵＮＴＣＡＴＩＯＮＳ　ＶＯＬ、５０　Ｎｏ、３
（４）　　Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ　　Ｃｒｙｓｔａｌ
　　Ｇｒｏｗｔｈ　　　３７（１９７７）ｐ　１１６　
〜１２８ （５）昭和６３年　電子情報通信学会春季全国大会予稿
集　５Ｃ−７−６ に記載されている。

しかしながら、有機非線形光学材料自体を導波路とした
波長変換素子では、使用したい光の領域で有機非線形光
学材料自体に光の吸収があると、いくら変換効率が良く
ても光を吸収してしまい、波長変換素子としての機能は
低下してしまう。

そのため、有機非線形光学材料の吸収波長を考慮し、か
つ、変換率、材料の結晶性、配向性といった基本特性を
考えなければならないなど、有機非線形光学材料は数多
くの制約を受けることになる。

さらに、高性能な材料が開発できたとしても、基本光波
と変換された光波の位相整合をとるには、高度な膜厚制
御が必要となり、波長変換素子の作製において困難をと
もなう。

そこで、本発明者らは、有機非線形光学材料を用い、か
つ、チェレンコフ放射方式による波長変換素子の開発を
行なった。

チェレンコフ放射方式による波長変換素子は知られてお
り、例えばＡｉｅｒｉｃａｎ　Ｃｈｅｎｉｃａｌ　５ｏ
ｃｉｅｔｙ（１９８３）　ｐ１５３〜１６６に記載され
ている。

上記においては、導波基板として屈折率のみを考慮して
ショット社製光学ガラスである５Ｋ−１８を使用してい
る。

上記チェレンコフ放射方式による波長変換素子は、導波
基板上又は導波ファイバー中に有機非線形光学材料を形
成して作製される。

ところで、導波基板上又は導波ファイバー中に有機非線
形光学材料を形成するには、これらを長時間高温に保つ
必要があり、導波基板として上記Ｓ　Ｋ　−１８を採用
した場合、長時間高温にさらされる間に、ガラスの“ヤ
ケ”による影響と思われる欠陥が生じやすいことがわか
った。

また、作業時又は使用時において、ガラス基板中の成分
が種々の影響を与え、非線形光学素子の機能の低化をも
たらすことを見出だした。

チェレンコフ放射型波長変換素子においては、短波領域
での導波基板の屈折率分散を考えて屈折率をきめる必要
がある。

本発明者らは、導波基板として使用するガラス成分のう
ち、特に醇化鉛の含有量が屈折率と機能に大きく影響す
ることを見出だした。

［発明の目的］ 本発明の目的は、チェレンコフ放射方式による波長変換
素子の機能の低下を防止することにある。

［発明の構成］ 上記目的は、第２次高調波に対して放射モードを有する
基板と光学的非線形性を有する物質とからなる波長変換
素子において、前記光学的非線形性を有する物質が有機
物質であり、前記第２次高調波に対して放射モードを有
する基板が酸化鉛を含むガラスであることを特徴とする
波長変換素子、によって達成される。

次に本発明の詳細な説明する。

光学的非線形性を有する有機物質については、例えば「
有機非線形光学材料」　（シー・エム・シー社　１９８
５年刊）、　　ｒ　　Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ　　０ｐｔｉ
ｃａＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　　ｏｆ　　Ｏｒｇａｎｉｃ
　　Ｍｏ１ｅｃｕｌｅｓ　　ａｎｄＣｒｙｓｔａｌ　　
ＪＶＯ＋、１．　２　　（Ａｃａｄｅｌｌｉｃ　　Ｐｒ
ｅｓｓＩｎｃ　、　１９８７）　、日本化学会５４年〜
５６年の年会予稿集等に記載されている。

本発明に好ましく用いられる光学的非線形性を有する有
機物質として、例えばニトロアニリン誘導体に代表され
る電子吸引性基及び電子供与性基で！換されたベンゼン
、ナフタレン等の芳香環、ピリジン、ピリミジン等の複
素環、スチルベン、ピリジン−Ｎ−オキサイド及び尿素
を挙げることができる。

以下に本発明で用いられる光学的非線形性を有する有機
物質の好ましい例を示す。

以下余白 上記において、単結晶性および非線形光学効果を考える
とＮｏ１０〜１６の化合物が好ましく、さらに好ましい
ものは、Ｎα１０．１１．１２．１６の化合物である。

本発明の第２次高調波に対して放射モードを有する基板
として用いられる酸化鉛を含むガラスとしては、酸化鉛
の含有量が１５重量％以上、５０重量％未満のものが良
好な結果をもたらす。

また、Ｂ　２０　ｓの含有量が１０重量％未満のものが
良好であり、アルカリ性酸化物の含有量が１０重量％未
満のものが良好であった。

素子の形態はチェレンコフ放射が可能ないかなる形状で
あってもよい０例えば特開昭６３−７７０３５号公報で
示されているように、ファイバー形状、平板形状また単
結晶の周囲をクラツド材で囲んだ形状がある。

実施例 厚さ２關のガラス基板（石英ガラス）５の両面を研磨し
て鏡面とした後、その片面に、レジスト塗布、露光、現
像、エツチングの工程よりなるすソゲラフイー技術を用
いて幅５ヌ口、深さ１μｍの溝６を形成した。

次いで、上記溝の中に、昇華蒸着法により有機非線形光
学材料（ＭＮＡ　（２−メチル−４−二トロアニリン）
〕７を１μｍの厚さに形成し、その上に両面及び端面を
鏡面研磨した厚さ２　＋ｍのガラス基板８を置いた。（
第２図参照） その後、両ガラス基板を接合し、ブリッジマン炉を用い
て引上げ速度０．１ｍ＋／ｈ、温度１３６℃にて引上げ
、配向結晶化し、最後に素子の端面を整形加工した。

第１図は上記素子を示すものであって、１はガラス基板
（石英ガラス）を、２は該ガラス基板に設けた溝を、３
は有機非線形光学材料を、４はガラス基板を示す。

ガラス基板４として表１に示すものを用いた。

以下余白 表　　１ （少数点茶１位を四捨五入） 本素子の端面より波長１．０６ＥｍのＹＡＧレーザー光
を入射させたところ、ガラス基板４としてＡ〜Ｅのガラ
スを用いたものは波長０．５３μの第２高調波を発生し
たが、Ｆのガラスを用いたものは第２高調波を発生しな
かった。

これはＦのガラスがチェレンコフ放射方式の波長変換素
子の基板の条件を満たしていないなめである。

次に表１に示すガラスＡ〜Ｆからなる基板について、次
の試験を行なった。

試＠１（化学的耐久性の試験） ガラス基板を３００℃で２０日間加熱し、その後、１／
１００Ｎ　ＨＮＯ３で１０分間洗浄した後の重量減を測
定した。結果を表２に示す。

Ｂ２０ｉを多く含むＥのガラスは重量減が多く、化学的
耐久性において劣っている。

試験２（耐環境性の試験） ガラス基板を３００℃で２０日間加熱し、その後、蒸溜
水中で１００時間煮沸した後の重量減を測定した。結果
を表２に示す。

Ｂ２Ｏ３を多く含むＥのガラスは重量減が多く、耐環境
性において劣っている。

試験３（有機非線形光学材料に対する影響の試験）ガラ
ス基板上にＭＮＡ（２−メチル−４−ニトロアニリン）
を約１ｊＩｌの厚さに形成し、ブリッジマン炉により配
向結晶させた後、ガラス基板裏面より１ｆｆｉ１＋２当
りのピンホール等ボイドの数を調べた。結果を表２に示
す。

Ｂ２Ｏ３を多く含むＥのガラスはピンホール等ボイドの
数が多く、有機非線形光学材料に対する影響が大きい。

表　　２ ［発明の効果］ 本発明によれば、作製時、使用時に欠陥のない耐久性に
優れた波長変換素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明波長変換素子の一実施例を示す斜視図
、第２図は、本発明波長変換素子の製造工程を示す図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第２次高調波に対して放射モードを有する基板と光学的
   非線形性を有する物質とからなる波長変換素子において
   、前記光学的非線形性を有する物質が有機物質であり、
   前記第２次高調波に対して放射モードを有する基板が酸
   化鉛を含むガラスであることを特徴とする波長変換素子
   。