JPH04234740A - 準相整合光導波路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光導波路（導波管）に
関する。より詳細には、本発明は、分極レーザービーム
を周波数二倍（第二高調波）波長に転換するのに使用す
る光導波路に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、カナリアン（Ｋｈｎａｒｉａ
ｎ）等による米国特許第４，８６５，４０６号に開示さ
れている準相整合光導波路の改良に関する。本発明は、
カナリアン等とは、目的がレーザー由来の偏光をその第
二高調波に転換する（即ち、導波路を通って伝播してい
る光の周波数を二倍にする）ことのできる準相整合光導
波路を提供する点で同じである。

【０００３】この目的を満足することのできる装置の概
略を図１に示す。波長が約７００〜１３００ｎｍの範囲
である横磁気（ＴＭ）偏光を提供するレーザー源１を設
ける。光源は、単色、即ち、単波長か狭帯波長に限定さ
れる。レーザービーム３は、光結合要素５（プリズムと
して図示してある）を介して支持体９に取りつけてある
光学活性層ユニット７に導かれる。縦矢印で示されてい
る横に間隔を置いて配置された領域１１において、光学
活性層ユニットは、極性配列している有機分子双極子を
含んでいる。介在領域１３において、有機分子双極子は
、ランダムに配向しているか領域１１と反対の極性整列
を示す。

【０００４】複数の領域１１及び１３を順次通過後、光
は、矢印１７によって示されている出力光結合要素１５
（プリズムとして示されている）を通過して、入力光の
第二高調波（周波数二倍）成分に応答する通常の利用装
置に至る。入力光をその第二高調波に十分転換させるた
めには、領域１１及び１３の各々における光路は同一長
であり、そして各々コヒーレンス長（Ｌｃ）に等しい。 カナリアン等はこの関係を仮定し、その概要を示したが
、実際に用いられる導波路においてこの必要な関係を達
成することができなかった。

【０００５】カナリアン等が直面した構成上の問題を第
２図に示す。カナリアン等の実施例１において、二酸化
珪素層２３を設けたシリコンウエハー２１が示されてい
る。二酸化珪素上には、厚さが各々０．１μｍ　（１０
００オングストローム）である間隔を置いて配置したア
ルミニウム電極２５の下配列が形成されている。アルミ
ニウム電極上には、１．５μｍ　の下被覆層２７が塗布
されている。厚さが１．６５μｍ　の非線形光学活性有
機層２９を、下被覆層上に塗布する。光学活性層上に、
厚さ１．５μｍ　の上被覆層３１を塗布する。有機光学
活性層２９と、下被覆層２７と、上被覆層３１とが一緒
になって光学活性層ユニットを形成する。上被覆層上に
、厚さ０．０５５μｍ　を有するアルミニウム電極３５
を設ける。

【０００６】たとえもしカナリアン等が、一つのコヒー
レンス長（Ｌｃ）の幅を有し、そして一つのコヒーレン
ス長の幅だけ間隔を置いて配置した下電極２５を形成す
ることができたとしても、電極に隣接する光学活性有機
層２９における領域の幅と間隔も、幅と間隔において一
つのコヒーレンス長であることにはならない。第２図の
構成を有するカナリアン等により求められる性能特性を
満足させようとすると、いくつかの問題に直面する。矢
印３７により概略示されている電極に隣接する領域の光
学活性層内の有機分子双極子を極性整列させるために、
カナリアン等は、光学活性層ユニットの温度を、有機光
学活性層２９に含有される有機分子双極子が自由に移動
できるに十分な温度まで上昇させて液体特性を有する有
機層を生成した。有機光学活性層ユニットを加熱した状
態で、下配列の電極２５と上配列の電極３５との間に電
位差を印加した。

【０００７】図２の構成に関する第一の問題は、上下配
列の反対にバイアスした電極間の電場は、幅において電
極の幅に対応する有機光学活性層の領域に限定されない
ことである。即ち、境界３９で示したような顕著な電場
の広がりが生じた。境界内で、有機分子双極子は極性配
列を示した。しかしながら、電場が横に広がるため、極
性整列有機分子双極子を含有する有機光学活性層の領域
が、有機分子双極子が極性整列していない介在領域より
も幅においてはるかに大きく、そして極性整列領域も介
在領域も、幅において、電極幅とは一致しない。たとえ
もし電極が幅において所望通り一つのコヒーレンス長に
うまく加工したとしても、極性整列有機分子双極子を含
有する有機光学活性層の領域もこの層の介在領域も、幅
において、一つのコヒーレンス長でないことは明らかで
ある。

【０００８】第二の問題は、被覆層が電極間の間隔を増
加するので、光学活性層内の電位勾配が減少することで
ある。光学活性層内の電位勾配のみが、有機分子双極子
の極性整列に貢献する。したがって、有機分子双極子の
極性整列を行うときにより高い電位バイアスを電極間に
かけなければならないか、有機分子双極子のポーリング
の程度が減少する。

【０００９】図２の構成に関する別の問題は、上配列の
電極３５が、加熱中及びポーリング中は、その下の層上
に浮いて液体特性を示すことである。その結果、加熱中
に装置にわずかに触れたり傾いたりすると、一つ以上の
電極３５の配置が有機層ユニット上を横に移動して、所
望のコヒーレンス長間隔がくずれてしまう。本発明によ
り、従来技術の準相整合光導波路の多数の欠点が克服さ
れる。最も基本的には、本発明によれば、有機分子双極
子が極性整列して配向している有機光学活性層の領域の
幅及び間隔と、その下の配列の電極の幅及び配列との間
のより精密な整合が提供される。本発明の場合、有機光
学活性相の極性整列領域の幅と間隔がより精密に制御さ
れる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術であるカナリアン等による米国特許第４，８６５，
４０６号の問題点を克服することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様によれば
、隣接する電極がレーザービームの伝播方向に横に間隔
を置いて配置された状態で少なくとも第一の配列の電極
を提供する手段と、第一配列の電極を覆っている領域に
おいて第一極性整列を示して１０−９静電単位よりも大
きな二次分極感受率（ｓｅｃｏｎｄ　　ｐｏｌａｒｉｚ
ａｔｉｏｎ　　ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ）を有す
る有機分子双極子を含有するレーザービームを伝播する
ための有機層手段とを包含する波長が７００〜１３００
ｎｍの範囲である内部伝播分極レーザービームの第二高
調波を生じさせるための準相整合光導波路が提供される
。

【００１２】本発明の光導波路は、第一配列の電極とし
て、有機層手段と直接接触しており、そして仮想成分の
屈折率が０．１未満であり伝導率が有機層手段よりも少
なくとも５桁高いものを選択し、そして第一配列の電極
と、第一極性整列を示す有機層領域とが、各々同じ幅と
間隔を有することを特徴とする。

【００１３】本発明による準相整合光導波路１００を図
３に示す。ガラスや石英基板等の透明支持体１０１の表
面１０３に電極１０５が並べて配置されており、これら
の電極は、各々が隣接する電極から同じ幅と間隔で配置
されている。有機分子双極子を含有する有機光学活性層
１０７が支持体の表面１０３と電極配列１０５の上に近
接して設けられている。支持体１０３の屈折率は、光学
活性層１０７の屈折率よりも小さい。光学活性層は、複
数の領域１０９に分割されている。領域は、各々、配列
されている電極のうちの一つの上に配置されており、そ
して幅と間隔がその下に配置されている電極と一致して
いる。各領域１０９において、矢印１１１により概略示
されているように、有機分子双極子が極性整列している
。有機分子双極子が極性整列していない領域１１３は、
隣接領域１０９を分離している。

【００１４】本発明の導波路１００を図２に示す従来技
術の導波路と比較すると、多数の差異があることが明ら
かである。第一に、導波路１００は、構成がより単純で
あって、一配列の電極だけを含んでいて被覆層がない。 第二に、電極１０５の幅及び間隔と、極性整列有機分子
双極子を含有する光学活性層の領域１０９の幅及び間隔
とが、よりよく一致している。

【００１５】光学活性層上に整列した電極と、整列した
上電極を光学活性層から分離している被覆層は、有機光
学活性表面の上表面にポーリング中に静電荷をかけると
ともに、同時に、電極１０５上に反対の極性バイアスを
かけることによりなくすることができる。これにより、
下に配置されている電極と幅が一致する光学活性層の領
域両端の電圧降下が生じる。図２に示すように、電場の
広がりは、電場勾配が単一層のみにかけられるので、３
つの別個の層（一緒になってバイアス電荷源間の距離を
３倍にする）の場合と比較して減少する。

【００１６】有機光学活性層とその下に配置されている
電極配列とを分離している下被覆層は、これらの電極の
形成材料として特定のものを選択することによりなくす
ることができる．第一且つ最も基本的には、電極は、有
機光学活性層の導電率よりも高い材料から形成しなけれ
ばならないことは言うまでもない。電極１０５の導電率
は、有機光学活性層の導電率よりも少なくとも５桁高く
、好ましくは少なくとも１０桁高い。

【００１７】電極１０５の第二の要件は、有機光学活性
層におけるガイド光と適合するように形成されなければ
ならないことである。金属は、電極構造に対して所望の
レベルの導電率を付与するが、導波路内での光損失が大
きいので、全ての金属電極は考慮の対象からはずす必要
がある。電極１０５は、上記した導電率の要件を満足し
、そして光学活性層において光を十分に誘導することと
両立する屈折率を示す材料から形成される。

【００１８】導電体の屈折率を考慮する際、２つの成分
、即ち、実成分と仮想成分を考慮しなければならない。 光を効率的に光学活性層に閉じ込めるためには、実成分
の屈折率は、光学活性層の屈折率よりも小さいことが好
ましい。この点に関して、誘電材料は実成分と実質的に
ゼロである仮想成分からなる屈折率を有するものとして
考えることができるので、電極を形成するための材料の
選択は、光学活性層に接触する空気をはじめとする種々
の誘電材料を選択することと差異はない。

【００１９】もし電極の厚さが小さいならば、例えば、
約２００オングストローム未満であるならば、電極を形
成する材料の屈折率の実成分は無視することができる。 たとえもし屈折率の実成分が光学活性層の屈折率よりも
高くてレーザービームの一部分が電極に入るならば、電
極の厚さを制限することにより、レーザービームのほと
んどが光学活性層内を伝播し続けるようにできる。

【００２０】電極形成材料の屈折率の仮想成分は、それ
により電極により光学活性層内を透過している光の吸収
がコントロールされるので重要である。低光吸収を示す
電極１０５の材料の選択に関する量的基準は、材料の屈
折率の仮想成分（通常、下添え字ｉを附する）により提
供される。有機光学活性層と直接接触している本発明の
導波路の電極は、屈折率の仮想成分が０．１未満、好ま
しくは０．０１未満であるものを選択する。

【００２１】導波路１００は、本発明の要件を満足する
好ましい導波路構成の一つを示したものである。本発明
の要件を満足する他の導波路構成も使用できる。別の導
波路構成を図４に示す。導波路２００は、基部２０１と
光学的に透明なオーバーレイ部２０２を有するとして示
されている支持体から成っている。支持体のオーバーレ
イ部の上表面２０３には、導電層２０５が設けられてい
る。透明電気絶縁性セグメント２０７が、導電層上に設
けられている。絶縁セグメントは、それらの幅に等しい
距離だけ横に間隔を置いて配置されている。絶縁セグメ
ントと、絶縁セグメント間に位置している導電層部分の
上に、それらと直接接触して有機光学活性層２０９が設
けられている。有機光学活性層における有機分子双極子
は、絶縁セグメント間に位置している領域２１３が、矢
印２１１に概略示されているように極性整列で配向して
いる。光学活性層の領域２１５においては、有機分子双
極子は極性整列で配向していない。

【００２２】導波路１００と導波路２００を比較すると
、導電層２０５と絶縁セグメント２０７が一緒になって
、光学活性層２０９の絶縁セグメント間の領域２１３と
直接接触している電極パターンを形成する。光学活性層
と接触している導電層２０５の領域は、電極１０５と同
様な要件を満足しなければならず、そして同様の材料か
ら構成できる。導電層２０５は、均一組成の連続層とし
て示されているが、これはこの形態が加工上最も都合が
よいからであり、絶縁セグメントの下に設けられている
導電層部分は、組成を変えるか完全に省略することがで
きる。

【００２３】導電層２０５における光損失を最小限に抑
えるために、この層はかなり薄く、典型的には厚みが２
００オングストローム未満であることが好ましい。しか
しながら、このように厚さが小さいと、光学活性層２０
９におけるレーザービームは支持体から分離されない。 したがって、支持体のアンダーレイ部２０１部が、伝播
されているレーザービームを減衰する材料から形成され
ているときには、導電層２０５と支持体のアンダーレイ
部２０１との間に、光学的に透明なオーバーレイ部２０
２を含めることが重要である。オーバーレイ部は、厚さ
が約１μｍ　以上、好ましくは少なくとも５μｍ　の層
の形態をとるのが適当である。また、図１に関連して説
明したように、支持体全体が光学的に透明であってもよ
い。 支持体部２０２を上記のように構成するときには、支持
体部２０１は、導電体、絶縁体、半導体及び光学的に透
明か、吸収性か、不透明である材料を含む構造的結着性
を有していて単体支持体を形成できるいずれかの適当な
材料から形成できる。

【００２４】導電層が、図示されているように、絶縁セ
グメントの下に連続均一層として形成されているときに
は、電気絶縁セグメントは、有機光学活性層と比較して
抵抗率が高い（電導度が低い）材料から形成される。こ
れは、有機分子双極子を極性整列させるための電気的バ
イアス中に、導電層が一電位レベルであり、有機光学活
性層の静電荷表面は第二電位であるからである。ポーリ
ングを絶縁セグメント間に位置する領域２１３に制限す
るために、絶縁セグメントが、導電層と、光学活性層の
電荷表面との間の電圧降下のほとんど全てを占めること
が必要である。光学活性層材料よりも少なくとも２桁大
きな抵抗（少なくとも２桁小さな導電率）の材料の絶縁
セグメントを形成することにより、各絶縁セグメントと
光学活性層のオーバーレイ部との間の総電圧降下を十分
に各領域２１５に分割できる。絶縁セグメントと光学活
性層のオーバーレイ部の相対抵抗は、相対抵抗率と相対
厚さの両方の関数であるとみられる。

【００２５】具体的に説明した特徴の差とは別に、導波
路２００は、図２の導波路に対して、導波路１００に関
連して上記で説明したのと同様な利点がある。導波路１
００及び２００において、それぞれ、有機分子双極子が
極性整列で配向していない領域１１３及び２１５と交互
に極性整列の有機分子双極子を含有ししている領域１０
９と２１３が示されている。上記したカナリアン等は、
光学活性層の隣接領域が反対に配向した極性整列の有機
分子双極子を含有している導波路の構成を概略示唆して
いるが、しかしながら、このような装置を製造するため
の実施例や一般的な説明がなされていない。

【００２６】本発明は、具体的には、光学活性層の領域
が、交互に、反対に配向した極性整列の有機分子双極子
を含有している導波路に関するものである。実際の具体
的な構成を、導波路３００として図５に示す。いずれか
の適当な材料（例えば、支持体２０１を加工するのに有
用ないずれかの材料）で形成することができる支持体を
設ける。支持体上に導電層３０３を設ける。導電層３０
３は、導電層２０３に関して上記で説明した形態をはじ
めとするいずれかの適当な形態をとることができるが、
これらには限定されない。導電層３０３は光学活性層に
直接接触する必要がないので、導電層が光学的に透明で
あるかどうかは重要でない。支持体３０１が導電性であ
るときには、必要に応じて導電層３０３を省略すること
ができる。導電性３０３（層３０３を省略し導電性材料
で支持体を構成したときには支持体３０１）により提供
される導電表面上に、電気絶縁性で光学的に透明な層３
０５が設けられる。支持体のオーバーレイ部２０２に関
して上記で説明した要件が、一般的に層３０５に適用で
きる。透明絶縁層３０５の上には、構成が上記した電極
１０５と同一でよい電極３０７が設けられる。電極３０
７と誘電層の介在部の上には、それと直接接触して有機
光学活性層３０９が設けられる。光学活性層の上には、
絶縁被覆層３１１と導電性３１３が設けられる。電極３
０７を形成するのに有用であるのと同様な特性を有する
材料で導電性３１３を形成するときには、被覆層３１１
は必要ない。

【００２７】有機光学活性層は、電極３０７の上に、矢
印３１７により概略示したように極性整列した分子双極
子を含有する領域を含んでいる。領域３１５の間には、
有機分子双極子が極性整列しているが矢印３２１で概略
示したように領域３１５における極性整列とは配向が反
対である領域が存在している。領域３１５及び３１９の
各々は、幅が等しい。導波路３００は、導電層３０３を
支持体３０１上に塗布後に透明絶縁層３０５を塗布する
ことにより構成できる。その後、パターン蒸着するか、
連続導電層を形成後にパターン状に除去することにより
、透明絶縁層上に電極３０７を形成する。

【００２８】次に、有機光学活性層３０９を、電極及び
透明絶縁層の介在部状に塗布する。塗布したままの状態
の光学活性層は、そこに含有されている有機分子双極子
が顕著な移動度を有する形態にある。領域３１５の有機
分子双極子に極性整列を付与するために、均一な静電荷
を光学活性層の表面に付与し、そして反対極性の電気バ
イアスを電極３０７上にかける。これにより、光学活性
層において、領域３１５に限って電界勾配が生じる。電
界勾配が領域３１５に限られるので、矢印３１７により
示されるように、この領域の有機分子双極子は単独で極
性整列配向をとる。電場かけた状態では、有機分子双極
子は、極性整列配向に永久に固定される。このことは、
例えば、有機光学活性層の領域３１５を選択的に光重合
するか光架橋することにより達成できる。領域３１５の
有機分子双極子が極性整列配向に一旦固定されれば、領
域３１５は必然的にそれら自体の幅と間隔を決定するだ
けでなく介在領域３１７の幅と間隔をも決定するので、
領域３１７の有機分子双極子を反対に配向させることは
簡単である。したがって、必要な幅と間隔を有する領域
３１５を形成するのに適当でない手法を含めて、種々の
ポーリング法を用いることができる。

【００２９】領域３１５と反対の極性整列を領域３１９
で達成する一つの手法として、光学活性層の上表面に被
覆を塗布後、導電層３１３を塗布することが挙げられる
。一つのポーリング電極として役立つ導電層３１３と導
電層３０３（又は導電材料から形成されるときには支持
体３０１）との間に電位勾配を設けることにより、領域
３１９における有機分子双極子の所望の極性整列を実現
できる。このポーリング工程中に、有機光学活性層と直
列である透明絶縁層３０５と被覆層３１１の両方が抵抗
となる。有機分子双極子の整列に有効なように有機光学
活性層内において導電層３０３と導電層３１３の間にで
きるだけ大きな電圧降下を設けるためには、被覆層と透
明誘電層の抵抗を最小に保つことが好ましい。このため
に、透明誘電層は、有機光学活性層と同様の抵抗率を有
するポリマー等の有機誘電体で形成できる。透明誘電層
の厚みを光学活性層よりも小さく保つことにより、透明
誘電層の抵抗を、光学活性層に対してさらに減少できる
。

【００３０】伝播している基本光周波数の第二高調波を
生成するのに準相整合光導波路が効果的であるためには
、光伝播路が光学活性層において、有機分子双極子が極
性整列している一コヒーレンス長（Ｌｃ）を移動し、そ
の直後に、有機分子双極子が極性整列していないか反対
に極性整列している第二コヒーレンス長を移動すること
が必要である。コヒーレンス長（Ｌｃ）は、下式（１）
により定義される： Ｌｃ＝（Δ／ωβ）　　　　　　（Ｉ）式中、Δは、３
．１４１６であり、そしてωβは、伝播定数差である。

【００３１】伝播定数差は、下式（ＩＩ）により定義さ
れる： Δβ＝│β（２ω１　）−２β（ω１　）│式中、βは
、モード（例えば、ゼロ次モード）の伝播定数であり、
そしてω１　は、伝播している光の基本周波数である。

【００３２】有機光学活性層の介在領域が、各々、第二
高調波周波数への効率的な転換を生じさせるためには、
幅と間隔において正確に一コヒーレンス長であることは
必須ではない。ここで極めて重要なことは、光学活性層
の介在領域の幅と間隔が各々等しいことである。この関
係を満足すると、光線路が光学活性層でコヒーレンス長
を満足する間隔に配列することができる。このことを、
図６を参照して説明する。図６において、バー４０１は
等しい幅を有し、そして有機分子双極子が一つの選択さ
れた極性整列配向で整列している光学活性層内の領域を
概略的に表している。選択された波長の光線を矢印４０
３により示されているように有機光学活性層を通過させ
るとき、バーの幅と間隔は、一つのコヒーレンス長より
もわずかに長くても短くてもよい。光線を矢印４０５で
示した方向に時計方向に回転することにより、光線が遭
遇するバーの幅と間隔を減少できる。また、光線を矢印
４０７で示したように反時計方向に回転することにより
、光線が遭遇するバーの幅と間隔を増加できる。バー４
０１により表されるポーリングされた領域の幅と間隔が
等しい限りは、たとえポーリングされた領域の幅と間隔
が正確に一コヒーレンス長に一致しないとしても、光線
は、その第二高調波周波数に効率的に転換されることが
できる。しかしながら、もしポーリングされた領域の幅
と間隔が等しくないならば、時計方向に回転しても反時
計方向に回転しても最適な結果が得られない。

【００３３】準相整合導波路の有機光学活性層は、共役
π結合系を介して電子受容媒体に結合した電子供与成分
を含有する極性整列有機分子双極子を含んでいる領域に
おいて高（＞１０−９静電単位）二次分極感受率を示す
ことのできる高分子媒体から構成できる。有機分子双極
子は、それ自体、ポリマー主鎖において繰り返し単位と
してか、より一般的にはペンダント基としてポリマーの
一部分を形成できる。また、有機分子双極子は、ポリマ
ーバインダーを物理的に配合した別個の化合物として存
在することができる。この層のポリマー部分は、線状ポ
リマーでも架橋ポリマーでもよい。形成層の詳細をはじ
めとして、本発明の導波路の要件を満足する通常のポリ
マーだけでなく、被覆層、誘電層、支持体及び他の通常
の導波路構成材料が、スコッツアファバ等（Ｓｃｏｚｚ
ａｆａｖａｅｔ　　ａｌ）による米国特許第４，９４６
，２３５号及び第４，９５５，９７７号に教示されてい
る。

【００３４】光学活性層を形成する材料は、典型的には
、少なくとも１０１２オーム・ｃｍの抵抗率を示す。抵
抗率は、２　〜３　桁高い（　即ち、１０１５　　オー
ム・ｃｍ以下）が一般的である。有機光学活性層は、周
波数を二倍にできる光学活性導波路で通常用いられる厚
さで形成できる。層の厚さは、好ましくは約０．１〜１
０μｍ　の範囲、最適には約０．５〜３μｍ　の範囲で
ある。有機光学活性層と直接接触して配置されている電
極を形成する材料は、上記した導電性及び屈折率の要件
を満足する材料から選択される。光学活性層を形成して
いる材料の抵抗率が高レベルであるので、ポーリング中
には電流はほとんど流れない。したがって、ポーリング
中のみに使用される電極は、極めて小さな電流密度のみ
に耐えることができればよい。

【００３５】導電性ポリマーは、有機光学活性層と直接
接触して配置されている電極を形成する材料の一種とし
て用いることができる。導電性ポリマーとそれらの特性
は、１９８６年に米国のニューヨークにあるマーセル・
デッカー社（ＭａｒｃｅｌＤｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．）か
ら発行されたタージェ・エイ・スコッゼム（Ｔｅｒｊｅ
　　Ａ．Ｓｋｏｔｈｅｍ）編の「ザ・ハンドブック・オ
ブ・コンダクティング・ポリマーズ（ｔｈｅ　　Ｈａｎ
ｄｂｏｏｋ　　ｏｆ　　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　　Ｐｏ
ｌｙｍｅｒｓ）」、第１巻及び第２巻に開示されている
。ポリアセチレン及びポリエン等の導電性が共役不飽和
に基づく有機導電性ポリマーは、著しい量の可視スペク
トルにおける光を吸収できる。しかしながら、濃く着色
しているように眼には見えるポリマーでさえも、より長
い赤外波長で光を吸収できる発色団が不足していること
があり、第二高調波の波長範囲での吸収がほとんどない
か無視できるものを選択できる。ポリピロール類やポリ
チオフェン類及びそれらの誘導体が、具体的に意図する
さらなる種類の導電性ポリマーである。

【００３６】帯電防止塗膜を生成するのに有効であるこ
とが知られているポリマーは、光学活性層と直接接触し
ている電極を形成するための導電性ポリマーとしても使
用することができる。トレボイ（Ｔｒｅｖｏｙ）による
米国特許第３，９６３，４９８号、第４，０２５，３４
２号、第４，０２５，４６３号、第４，０２５，６９１
号及び第４，０２５，７０４号に開示されている種類の
ポリアニリンを、光学活性層と直接接触して配置されて
いる電極を形成するために選択することができる。また
、フェラー等（Ｆｅｒｒａｒ　　ｅｔ　　ａｌ）による
ＥＰ０　　３０４　　２９６　　Ａ３に開示されている
種類のフェナゼンポリマーも使用できる。媒染剤として
一般的に使用される種類の４級化窒素原子やスルホン酸
基によって提供されるようなペンダントイオン基を有す
るビニルポリマーが、帯電防止塗膜として有用であるこ
とが知られており、本発明の導波路の電極の構成に使用
できる。 帯電防止塗膜を形成するのに使用されるペンダントイオ
ン基を有するビニルポリマーについては、リサーチ・デ
ィスクロージャー（Ｒｅｓｅａｒｃｈ　　Ｄｉｓｃｌｏ
ｓｕｒｅ）、第１５８巻、１９７７年６月、アイテム１
５８４０；第１６２巻、１９７７年１０月、アイテム１
６２５８；及び第１６６巻、１９７８年２月、アイテム
１６６３０に説明されている。リサーチ・ディスクロー
ジャーは、英国のハンプシャーＰ０１０　　７ＤＱ　　
エムスワース　　２１ａノースストリート　　デュドレ
ーアネックスにあるケネス・マソン・パブリケーション
ズ社（Ｋｅｎｎｅｔｈ　　Ｍａｓｏｎ　　Ｐｕｂｌｉｃ
ａｔｉｏｎｓ，Ｌｔｄ．）から発行されている。

【００３７】本発明の導波路の光学活性層と直接接触し
ている電極は、導電性金属酸化物から形成することが好
ましい。酸化インジウム（Ｉｎ２　Ｏ３　）及び酸化錫
（ＳｎＯ２　）が、金属酸化物の具体例として挙げられ
る。酸化インジウム錫（Ｉｎ２　Ｏ３　とＳｎＯ２　と
の混合結晶であり、一般的にＩＴＯで表されている）は
、導電率が高く且つ屈折率仮想成分（ｉ）が低いので、
とりわけ好ましい金属酸化物電極材料である。典型的な
好ましい酸化インジウム錫組成物は、酸化インジウム及
び酸化錫に対してモル基準で５〜２０％の酸化インジウ
ムを含有している。

【００３８】酸化インジウム錫は、１×１０−２オーム
・ｃｍ未満、典型的には約７×１０−３オーム・ｃｍの
抵抗率を示す形態で容易に付着できるので、酸化インジ
ウム錫の導電性は光学活性層の導電性に対して十分以上
であり、薄い塗膜でさえ十分な電極を形成できる。８３
０ｎｍ（ｎ＝１．９４１−０．００１）の波長で、電極
厚さと光損失との間には以下のような関係がある。 　　　　　　ＩＴＯ厚さ（オングストローム）　　　　
　　光損失（ｄＢ／ｃｍ）　　　　　　　　　　　　　
　　　　　５０　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　０．９０　　　　　　　　　　　
　　　１００　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　１．９１　　　　　　　　　　　　
　　１５０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　３．０３　　　　　　　　　　　　　
　２００　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　４．２８　　　　　　　　　　　　　　
２５０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　５．６８本発明による導波路は、酸化イン
ジウム錫から形成され、そして厚さが１５０〜５０オン
グストローム未満、最適には１２５〜７５オングストロ
ーム未満である光学活性層と接触した電極を含有するこ
とが好ましい。

【００３９】〔実施例〕以下、本発明を実施例により説
明する。ポリ｛４’─〔Ｎ─（２─メタクリルオキシエ
チル─Ｎ─メチルアミノ〕─４─メチルスルホニルスチ
ルベン─ｃｏ─メチルメタクリレート｝（モル比１９：
８１）を１，２，３─トリクロロプロパンに溶解して１
８重量％溶液を調製した。この溶液を、格子定数が１１
．６μｍ　である薄いＩＴＯ格子を有するパイレックス
（Ｐｙｒｅｘ）（商標）基板上に回転塗布した。即ち、
ＩＴＯストリップは、幅が５．８μｍ　であり、そして
５．８μｍ　の間隔で分離した。次に、フィルムを真空
オーブン中で１１５℃、２５ｍＴｏｒｒの条件で一晩ベ
ークした。フィルムの厚さは２．８５μｍ　であった。 このポリマーを、１０８℃で１時間、グリッド電圧３５
０ボルトでコロナポーリングした。

【００４０】アルゴンイオンレーザーの５１４．５ｎｍ
ビームをフィルム中に誘導した。誘導ビームは、ＩＴＯ
格子を被覆した基板の領域を通過したときに顕著に減衰
した。ＴＥモードの有効屈折率の測定値は、１．５６７
１、１．５６０４、１．５４９１、１．５３３５及び１
．５１３５であった。ＴＭモードの有効屈折率の測定値
は、１．５６６０、１．５５９０、１．５４７６、１．
５３１８及び１．５１１２であった。有効屈折率は、自
由空間における光の波数〔ω／ｃ（但し、ωは光の角周
波数であり、ｃはその速度である）〕をかけることによ
り伝播定数に転換できる。

【００４１】ダイオードポンプトＹＡＧレーザーの１０
６４ｎｍビームを、フィルム中に誘導した。誘導ビーム
は、薄いＩＴＯで被覆したパイレックス（商標）基板の
領域を通過したときに、顕著には減衰しなかった。ＴＥ
モードの有効屈折率の測定値は、１．５２６７、１．５
０１３及び１．４６３４であった。ＴＭモードの有効屈
折率の測定値は、１．５２６２、１．５００５及び１．
４６３１であった。５１４．５ｎｍと１０６４ｎｍの最
低次ＴＭモードの有効屈折率の差は、０．０３９８であ
った。これは、コヒーレンス長（Ｌｃ）６．６８μｍ　
に相当する。このコヒーレンス長とＩＴＯ格子定数に基
づいて、１０６４ｎｍ誘導ビームのＴＭ０　モードは、
ビームが格子方向に対して２９．７°の角度に向いたと
きに、５３２ｎｍビームのＴＭ０　モードに準相整合し
た。

【００４２】

【発明の効果】本発明の好ましい実施態様において、被
覆層を用いる必要が全くない。構成の単純化に加えて、
有機分子双極子のポーリングに使用される全電位差が光
学活性層内に生じ、それにより、一定の印加電位差の内
部電位勾配が増加する。また、上電極配列を完全に無く
すことが可能であり、有機光学活性層における有機分子
双極子のポーリング中の電極移動の恐れがなくなる。さ
らに、好ましい一態様において、本発明は、有機光学活
性層内に反対にポーリングした有機分子双極子の介在（
即ち、組み合わせ又は交互）領域を形成するための極め
て簡単で有利な方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導波路と従来技術の導波路に共通する
特徴を示す準相整合光導波路の概略図である。

【図２】電界の広がりに起因する間隔のひずみを示す従
来技術の通常の導波路の断面図である。

【図３】本発明の要件を満足する導波路の断面図である
。

【図４】本発明の要件を満足する導波路の別の実施態様
の断面図である。

【図５】本発明の要件を満足する導波路のさらなる実施
態様の断面図である。

【図６】光学活性層の介在領域の幅と間隔、及びその光
線路を示す概略図である。

【符号の説明】

１…レーザー源 ３…レーザービーム ５…光結合要素 ７…光学活性層ユニット ９…支持体 １１…横間隔を置いて配置した領域 １３…介在領域 １５…出力光結合要素 １７…矢印により示される光 ２１…シリコンウエハー ２３…二酸化珪素層 ２５…間隔を置いて配置した下配列電極２７…下被覆層 ２９…光学活性有機層 ３１…上被覆層 ３５…上配列電極 ３７…分子双極子の極性整列 ３９…電界広がり境界 １００…光導波路 １０１…透明支持体 １０３…支持体表面 １０５…電極配列 １０７…光学活性層 １０９…活性層の分割領域 １１１…分子双極子の極性整列 １１３…極性整列していない領域 ２００…導波路 ２０１…支持体の基部 ２０２…透明オーバーレイ部 ２０３…上表面 ２０５…導電層 ２０７…絶縁セグメント ２０９…光学活性層 ２１１…分子双極子の極性整列 ２１３…極性整列している領域 ２１５…極性整列していない領域 ３００…導波路 ３０１…支持体 ３０３…導電層 ３０５…光学的に透明な層 ３０７…電極 ３０９…光学活性層 ３１１…被覆層 ３１３…導電層 ３１５…光学活性層領域 ３１７…分子双極子の極性整列 ３２１…反対の極性整列 ４０１…バー ４０３…光線 ４０５…時計方向に回転した光線 ４０７…反時計方向に回転した光線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　　隣接する電極がレーザービームの
   伝播方向に横に間隔を置いて配置された状態で少なくと
   も第一の配列の電極を提供する手段と、第一配列の電極
   を覆っている領域において第一極性整列を示して１０−
   ９静電単位よりも大きな二次分極感受率を有する有機分
   子双極子を含有するレーザービームを伝播するための有
   機層手段とを包含する波長が７００〜１３００ｎｍの範
   囲である内部伝播分極レーザービームの第二高調波を生
   じさせるための準相整合光導波路であって、第一配列の
   電極として、有機層手段と直接接触しており、そして仮
   想成分の屈折率が０．１未満であり導電率が有機層手段
   よりも少なくとも５桁高いものを選択し、そして第一配
   列の電極及び第一極性整列を示す有機層領域が、各々同
   じ幅と間隔を有することを特徴とする準相整合光導波路
   。