JPH028823A - 非線形光学素子の製造方法 - Google Patents
非線形光学素子の製造方法Info
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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、非線形光学効果を利用して光高調波を有効に
発生させる非線形光学素子の製造方法に関するものであ
り、コヒーレント光を利用する光情報処理分野、あるい
は光応用計測制御分野に使用されるものである。
発生させる非線形光学素子の製造方法に関するものであ
り、コヒーレント光を利用する光情報処理分野、あるい
は光応用計測制御分野に使用されるものである。
従来の技術
有機非線形光学物質であるＭＮＡ （２−メチル−４−
二トロアニリン）は非線形光学定数ｄが大きく、その性
能指数ｄ２／ｎ３（ｎは屈折率）はＬｉＮｂｏ３の２０
００倍にもなるので、先導波路を作製し屈折率のモード
分散効果を利用して位相整合できれば高効率な光波長変
換素子が作製される。
二トロアニリン）は非線形光学定数ｄが大きく、その性
能指数ｄ２／ｎ３（ｎは屈折率）はＬｉＮｂｏ３の２０
００倍にもなるので、先導波路を作製し屈折率のモード
分散効果を利用して位相整合できれば高効率な光波長変
換素子が作製される。
従来の技術としては、慶応大学の佐々木（発明者）が発
表した（第３３回応用物理学関係連合講演会予稿集３ｐ
−Ｌ−４参照）の上記ＭＮＡを石英基板上に再結晶法に
より成長させた例について述べる。第４図に上記ＭＮＡ
による先導波路作製系の断面図を示す。第４図（ａ）で
示されるように石英基板１．１ａの間にオーブン２１中
で溶融したＭＮＡ５を毛細管現象により侵入させたもの
を第４図（ｂ）に示されるように、制御装置６によりコ
ントロールされたヒータ７により加熱し、この中より徐
々に上方向に引き出す（４０ｍｍ／ｄａｙ）ことにより
ＭＮＡを単結晶化させる。上記のようにして作製された
ＭＮＡによる光導波路にＹＡＧレーザ光（波長１．０６
μｍ）を入射させ光高調波の発生を行った結果、変換効
率は０゜３％ときわめて小さい値しか得られなかった。
表した（第３３回応用物理学関係連合講演会予稿集３ｐ
−Ｌ−４参照）の上記ＭＮＡを石英基板上に再結晶法に
より成長させた例について述べる。第４図に上記ＭＮＡ
による先導波路作製系の断面図を示す。第４図（ａ）で
示されるように石英基板１．１ａの間にオーブン２１中
で溶融したＭＮＡ５を毛細管現象により侵入させたもの
を第４図（ｂ）に示されるように、制御装置６によりコ
ントロールされたヒータ７により加熱し、この中より徐
々に上方向に引き出す（４０ｍｍ／ｄａｙ）ことにより
ＭＮＡを単結晶化させる。上記のようにして作製された
ＭＮＡによる光導波路にＹＡＧレーザ光（波長１．０６
μｍ）を入射させ光高調波の発生を行った結果、変換効
率は０゜３％ときわめて小さい値しか得られなかった。
発明が解決しようとする課題
上記のような有機非線形物質であるＭＮＡを再結晶法用
いて成長させる場合、通常の表面が平坦な基板を用いて
先導波路を作製した非線形光学素子の例では、ＭＮＡの
結晶方向が一定ではないために、有効な非線形相互作用
を行うことができず、変換効率が低いといった問題点が
あった。
いて成長させる場合、通常の表面が平坦な基板を用いて
先導波路を作製した非線形光学素子の例では、ＭＮＡの
結晶方向が一定ではないために、有効な非線形相互作用
を行うことができず、変換効率が低いといった問題点が
あった。
課題を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するために、周期構造を有す
る溝が形成された基板上に有機非線形光学物質を成長さ
せることを特徴とする非線形光学素子の製造方法である
。
る溝が形成された基板上に有機非線形光学物質を成長さ
せることを特徴とする非線形光学素子の製造方法である
。
そして、望ましくは、基板として石英を用い、溝の周期
が３μｍ以下、有機非線形光学物質がＭＮＡまたはＤＮ
Ａで再結晶法または真空蒸着法にて形成される。
が３μｍ以下、有機非線形光学物質がＭＮＡまたはＤＮ
Ａで再結晶法または真空蒸着法にて形成される。
作用
本発明は上記手段により結晶方向の揃った高品質な有機
非線形光学物質の形成が行えるために、変換効率の高い
非線形光学素子を実現することができる。
非線形光学物質の形成が行えるために、変換効率の高い
非線形光学素子を実現することができる。
実施例
（実施例１）
本発明の非線形光学素子の製造方法の第１の実施例の作
製工程図を第１図に示す。この実施例では非線形光学素
子の基板として石英、光波長変換用の有機非線形光学物
質としてＭＮＡを用いたものである。まず、第１図（ａ
）で通常の二光束干渉法により石英基板１上にレジスト
２よりなる周期構造３を形成する。具体的にはＡｒレー
ザの０゜４８８μｍの波長°を用いて周期１．１μｍの
周期構造３を持つレジストパターンを形成した。次に、
同図（ｂ）でドライエツチングによりガスとしてＣＨＦ
、を用いて石英基板１に０．２μｍの溝３ａを持つ周期
構造３を形成した後、アセトン中で保護マスクとして使
用していたレジスト２を除去した。このような微細な溝
形成を行う際、ドライエツチングは加工性に優れており
所望の形状の溝が簡単に形成でき、極めて有効である。
製工程図を第１図に示す。この実施例では非線形光学素
子の基板として石英、光波長変換用の有機非線形光学物
質としてＭＮＡを用いたものである。まず、第１図（ａ
）で通常の二光束干渉法により石英基板１上にレジスト
２よりなる周期構造３を形成する。具体的にはＡｒレー
ザの０゜４８８μｍの波長°を用いて周期１．１μｍの
周期構造３を持つレジストパターンを形成した。次に、
同図（ｂ）でドライエツチングによりガスとしてＣＨＦ
、を用いて石英基板１に０．２μｍの溝３ａを持つ周期
構造３を形成した後、アセトン中で保護マスクとして使
用していたレジスト２を除去した。このような微細な溝
形成を行う際、ドライエツチングは加工性に優れており
所望の形状の溝が簡単に形成でき、極めて有効である。
次に同図（Ｃ）に示すごとくもう１枚の石英基板１ａを
厚み１０μｍのスペーサー４を介して貼り合わせた後、
毛細管現象を利用してオーブン２１中で溶融したＭＮＡ
５を吸い上げた。オーブン２１の温度は１３１℃であっ
た。冷却後、同図（ｄ）のように結晶炉より引き上げ再
結晶化させた。張り合わせた基板１および１ａを制御装
置６によりコントロールされたヒータ７で１３０℃の温
度に加熱しながら上方向に引き上げを行った。
厚み１０μｍのスペーサー４を介して貼り合わせた後、
毛細管現象を利用してオーブン２１中で溶融したＭＮＡ
５を吸い上げた。オーブン２１の温度は１３１℃であっ
た。冷却後、同図（ｄ）のように結晶炉より引き上げ再
結晶化させた。張り合わせた基板１および１ａを制御装
置６によりコントロールされたヒータ７で１３０℃の温
度に加熱しながら上方向に引き上げを行った。
第２図に示すように引き上げ方向と周期構造の溝３ａが
９０度の角度をなすとき、溝３ａに対してＭＮＡ結晶の
Ｘ軸成分２２は４５度の角度であったが、溝３ａの方向
と引き上げ方向が一致した場合、Ｘ軸方向２２が溝の方
向と一致することを見いだした。このように結晶のＸ軸
方向２２と溝３ａ方向が平行になる場合、ＭＮＡの有す
る最大の非線形光学定数ｄ＋＋を最も有効に利用して基
本波のＴＥモードを高調波のＴＥモードに変換すること
が可能になる。この石英基板１上に形成されたＭＮＡ５
による光導波路８が光高調波部である非線形光学素子と
なる。第１図（ｅ）に示す上記方法にて作製された本発
明の非線形光学素子において光入射面Ｏおよび光出射面
１０を端面研磨により形成後、基本波Ｐ１である出力パ
ワー１５０ＫＷのＹＡＧレーザ（波長１．０６μｍ）を
用いて先導波路８内へ３ＫＷ入射させた。先導波路８の
厚みが０．６４μｍにおいて１４０ｍＷの高調波Ｐ２（
波長０．５３μｍ）が得られた。変換効率は５％であり
、従来法により作製した光波長変換素子の０． ３％に
比べて極めて大きい。これはＭＮＡ結晶の方向を揃えた
ことにより非線形光学定数ｄ口を有効に使用したためで
ある。
９０度の角度をなすとき、溝３ａに対してＭＮＡ結晶の
Ｘ軸成分２２は４５度の角度であったが、溝３ａの方向
と引き上げ方向が一致した場合、Ｘ軸方向２２が溝の方
向と一致することを見いだした。このように結晶のＸ軸
方向２２と溝３ａ方向が平行になる場合、ＭＮＡの有す
る最大の非線形光学定数ｄ＋＋を最も有効に利用して基
本波のＴＥモードを高調波のＴＥモードに変換すること
が可能になる。この石英基板１上に形成されたＭＮＡ５
による光導波路８が光高調波部である非線形光学素子と
なる。第１図（ｅ）に示す上記方法にて作製された本発
明の非線形光学素子において光入射面Ｏおよび光出射面
１０を端面研磨により形成後、基本波Ｐ１である出力パ
ワー１５０ＫＷのＹＡＧレーザ（波長１．０６μｍ）を
用いて先導波路８内へ３ＫＷ入射させた。先導波路８の
厚みが０．６４μｍにおいて１４０ｍＷの高調波Ｐ２（
波長０．５３μｍ）が得られた。変換効率は５％であり
、従来法により作製した光波長変換素子の０． ３％に
比べて極めて大きい。これはＭＮＡ結晶の方向を揃えた
ことにより非線形光学定数ｄ口を有効に使用したためで
ある。
なお、溝の周期は３μｍ以下で結晶の方向が揃うことを
確認した。また、この先導波路の損失は１ｄＢ／ｃｍと
小さい。
確認した。また、この先導波路の損失は１ｄＢ／ｃｍと
小さい。
（実施例２）
本発明の非線形光学素子の第２の実施例の工程図を第３
図に示す。第３図（ａ）において５ｉ０２基板１にＦＩ
Ｂ （集束性イオンビーム）エツチングにより周期０．
８μｍ１ 溝３ａの深さ０． ３μｍ周期構造３を形
成した。ＦＩＢエツチングはマスクを用いることなく直
接溝形成が行えるという特徴を持つ。次に同図（ｂ）で
ＭＮＡ５を真空蒸着法により０． ７μｍの厚み形成す
る。蒸着時の真空度は５Ｘ１０−８Ｔｏｒｒ１ 基板１
は８０°Ｃに加熱した。最後に同図（ｃ）で周期構造３
を利用したグレーティングカップラより基本波であるＹ
ＡＧレーザ光Ｐ１を入射させたところＭＮＡ５による光
導波路８に結合した。これにより先導波路８内で高調波
Ｐ２が発生しＳｉｇｈ基板１外に放射された。このよう
に周期構造をグレーティングカップラとして利用するこ
とが可能であり量産化が図れるという特長がある。
図に示す。第３図（ａ）において５ｉ０２基板１にＦＩ
Ｂ （集束性イオンビーム）エツチングにより周期０．
８μｍ１ 溝３ａの深さ０． ３μｍ周期構造３を形
成した。ＦＩＢエツチングはマスクを用いることなく直
接溝形成が行えるという特徴を持つ。次に同図（ｂ）で
ＭＮＡ５を真空蒸着法により０． ７μｍの厚み形成す
る。蒸着時の真空度は５Ｘ１０−８Ｔｏｒｒ１ 基板１
は８０°Ｃに加熱した。最後に同図（ｃ）で周期構造３
を利用したグレーティングカップラより基本波であるＹ
ＡＧレーザ光Ｐ１を入射させたところＭＮＡ５による光
導波路８に結合した。これにより先導波路８内で高調波
Ｐ２が発生しＳｉｇｈ基板１外に放射された。このよう
に周期構造をグレーティングカップラとして利用するこ
とが可能であり量産化が図れるという特長がある。
なお、有機非線形光学物質としてはＭＮＡ以外にもＤＡ
Ｎ（ジメチルアミノ−アセトアミド−ニトロベンゼン）
なども非線形定数が大きく有効と思われる。また、基板
として他にもＳｉＯ２膜が形成されたＧａＡｓ基板など
基本波および高調波のいずれにも透明な基板であれば適
用可能である。
Ｎ（ジメチルアミノ−アセトアミド−ニトロベンゼン）
なども非線形定数が大きく有効と思われる。また、基板
として他にもＳｉＯ２膜が形成されたＧａＡｓ基板など
基本波および高調波のいずれにも透明な基板であれば適
用可能である。
発明の効果
本発明の非線形光学素子の製造方法によれば、溝による
周期構造を有する溝が形成された基板上に有機非線形光
学物質を成長させることで而単に結晶の方向が揃うため
に、非線形性に優れた先導波路が作製でき非線形光学素
子の変換効率向上に極めて有効である。さらに周期構造
を光の入力および出力用のグレーティングカップラとし
て用いることができ量産化が可能となりその工業的価値
は極めて大きい。
周期構造を有する溝が形成された基板上に有機非線形光
学物質を成長させることで而単に結晶の方向が揃うため
に、非線形性に優れた先導波路が作製でき非線形光学素
子の変換効率向上に極めて有効である。さらに周期構造
を光の入力および出力用のグレーティングカップラとし
て用いることができ量産化が可能となりその工業的価値
は極めて大きい。
第１図は本発明の非線形光学素子の製造工程断面図、第
２図は引き上げ方向と溝との関係の説明図、第３図は本
発明の第２の実施例である非線形光学素子の製造工程断
面図、第４図は従来のＭＮＡを用いた非線形光学素子の
製造工程における断面図である。 １・・・基板、 ３・・・周期構造、 ３ａ・・・溝
、 ５・・・ＭＮＡｌ ２２・・・Ｘ軸方向。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１８第 図 石 英 基 桟 レジスト 用′１Ｒ４Ｊ遣 Ｍ＃Ａ Ｊ、Ｉα−・ 石 英 ＆板 ３−・−Ｍ ′ＩＡ 攬逢 ３ａ・・−瓜 ！ −−一 ａ −− ５・・ ６級 ７ＩＩ期穫還 溝 ｒ”ＩＮＡ 光導２を路 第２図 １−石英塞板 ３ａ−ｍ−達 ２２−・ＸＭ方同
２図は引き上げ方向と溝との関係の説明図、第３図は本
発明の第２の実施例である非線形光学素子の製造工程断
面図、第４図は従来のＭＮＡを用いた非線形光学素子の
製造工程における断面図である。 １・・・基板、 ３・・・周期構造、 ３ａ・・・溝
、 ５・・・ＭＮＡｌ ２２・・・Ｘ軸方向。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１８第 図 石 英 基 桟 レジスト 用′１Ｒ４Ｊ遣 Ｍ＃Ａ Ｊ、Ｉα−・ 石 英 ＆板 ３−・−Ｍ ′ＩＡ 攬逢 ３ａ・・−瓜 ！ −−一 ａ −− ５・・ ６級 ７ＩＩ期穫還 溝 ｒ”ＩＮＡ 光導２を路 第２図 １−石英塞板 ３ａ−ｍ−達 ２２−・ＸＭ方同
Claims (6)
- （１）周期構造を有する溝が形成された基板上に有機非
線形光学物質を成長させることを特徴とする非線形光学
素子の製造方法。 - （２）基板が石英であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の非線形光学素子の製造方法。 - （３）溝の周期が３μｍ以下であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の非線形光学素子の製造方法。 - （４）有機非線形光学物質がＭＮＡまたはＤＡＮである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非線形光
学素子の製造方法。 - （５）有機非線形光学物質が再結晶法または真空蒸着法
により形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の非線形光学素子の製造方法。 - （６）溝の方向に対して平行な方向に引き上げ再結晶法
を行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非
線形光学素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16006388A JPH028823A (ja) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | 非線形光学素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16006388A JPH028823A (ja) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | 非線形光学素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH028823A true JPH028823A (ja) | 1990-01-12 |
Family
ID=15707098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16006388A Pending JPH028823A (ja) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | 非線形光学素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH028823A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0390540A2 (en) * | 1989-03-30 | 1990-10-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Process for preparing an organic compound thin film for an optical device |
| US5385116A (en) * | 1992-03-24 | 1995-01-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for producing organic crystal film |
| US5845698A (en) * | 1994-12-05 | 1998-12-08 | Hyundai Motor Company | Manufacturing method of aluminum alloy having high water resistance |
-
1988
- 1988-06-28 JP JP16006388A patent/JPH028823A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0390540A2 (en) * | 1989-03-30 | 1990-10-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Process for preparing an organic compound thin film for an optical device |
| US5385116A (en) * | 1992-03-24 | 1995-01-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for producing organic crystal film |
| US5845698A (en) * | 1994-12-05 | 1998-12-08 | Hyundai Motor Company | Manufacturing method of aluminum alloy having high water resistance |
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