JPH05238869A - 単結晶成長方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】結晶の配向の制御が容易であり、所望の径、形
状の結晶コアファイバを製造することができる単結晶成
長方法を提供する。 【構成】キャピラリ内に有機材料を導入しながらキャピ
ラリを引上げて単結晶を成長させる際に、キャピラリと
してその引上げ側の一部が肉厚が部分的に異なるように
加工されたものを用いる。 【効果】部分的に異なる肉厚になっているキャピラリの
一部６ａで、肉厚の差により冷却速度に差を生じ、これ
により結晶の配向が制御される。この異なる肉厚部の部
分に続く均一な肉厚の部分においても、そのまま結晶の
配向が維持されることになり、制御された結晶配向で円
形のファイバが形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、非線形光学素子等の
有機材料をキャピラリ内で単結晶成長させる単結晶成長
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、第２次高調波発生等の高効率周波
数変換素子として２−メチル−４−ニトロアニリン（Ｍ
ＮＡ）等の有機非線形光学材料から成る薄膜導波路、光
ファイバ導波路等の光導波路が開発されている。このよ
うな非線形光学素子は、例えば光ディスクの書き込み用
波長を７８０ｎｍから３９０ｎｍに変換することがで
き、書込み効率を向上させることができるもので、特に
光ファイバ型のものは、高い光波エネルギー密度を得る
ことができる、チェレンコフ型位相整合を用いることに
より比較的容易に位相整合が可能である、大きな結晶が
不要であるという利点を有する。

【０００３】このような光ファイバ導波路は、通常長さ
１０ｃｍ程度のガラスキャピラリ中に毛細管現象を利用
してＭＮＡ等非線形光学材料の融液を導入し、冷却し結
晶化することにより得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光ファイバ導波路は、１）結晶の配向が有効な非線形感
受率を使える向きになっていない、２）結晶の質が悪
い、３）クラッド材の選択が悪い、などの問題があり、
このうち２）、３）については、材料の精製、コンピュ
ータ計算により回避されつつあるが、１）の結晶配向制
御については困難であった。即ち、光ファイバ導波路に
用いられている有機非線形光学材料は、低分子のものが
主流であり、これらの有機物はクラッドを構成するキャ
ピラリ内で特定の方向を向き結晶化しやすいが、この配
向が波長変換に対し有効な配向になっていない。このた
め、結晶成長の際にスラブ型の電極により電界を印加し
て配向制御するなどの方法があるが、この方法では装置
が大きくなる、確率が悪いなど満足な結果が得られてい
ない。

【０００５】また、図３に示すような楕円形の穴を有す
る楕円形のキャピラリ（クラッド）１０にＭＮＡのコア
１１を形成したファイバも実験されている。これは、ク
ラッドとなるガラスの厚さの違いによる温度勾配を利用
して結晶の配向を制御したものであるが、得られるファ
イバはコア、クラッド共に円形でない、好ましい径のフ
ァイバを得ることが困難であるという難点がある。

【０００６】本発明はこのような従来の難点を解消し、
結晶の配向の制御が容易である単結晶成長方法を提供す
ることを目的とする。さらに本発明は、所望の径、形状
の結晶コアファイバを製造することのできる単結晶成長
方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明の単結晶成長方法は、加熱炉内でキャピラリ内
に有機材料を導入しながらキャピラリもしくは加熱炉を
移動させて単結晶を成長させる方法において、キャピラ
リの一部をその肉厚が部分的に異なるように構成したも
のである。

【０００８】

【作用】円形の均一な肉厚のキャピラリの一部が部分的
に異なる肉厚になっているので、この肉厚の差により冷
却速度に差を生じ、結晶の配向が制御される。このよう
に異なる肉厚部の部分に続く均一な肉厚の部分において
も、そのまま結晶の配向が維持されることになり、制御
された結晶配向で円形のファイバが形成できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の単結晶成長方法を図面に基づ
き詳述する。図１は本発明の単結晶成長方法が適用され
るブリッジマン−ストックバーガー法による単結晶成長
炉１で、加熱炉２と図示しない引上げ装置に取り付けら
れたアンプル３と、冷却装置４を備え、アンプル３には
有機光学材料等の有機材料５とこの有機材料５が導入さ
れるキャピラリ６が収納されている。有機材料５は製造
する単結晶によって適宜選択されるが、有機非線形光学
材料としては、２−メチル−４−ニトロアニリン（ＭＮ
Ａ）、４−ジメチルアミノ−４’−ニトロソスチルベン
（ＤＡＮ）、ピペロニリデン シアノ アセテート
（ＰＣＡ−ｅｔｈｌｙ）、３−メチル−４−ニトロピリ
ヂン−１−オキシド（ＰＯＭ）、４’−ジメチルアミノ
−Ｎ−メチル−４−スチルバゾリウム メチルスルフェ
ート（ＤＭＳＭ）等が用いられる。

【００１０】キャピラリ６は石英、ガラス等のクラッド
材料から成り、図２に示すように断面は外周及び内周と
もに円形であり、引上げ側の一部６ａが二方から削り取
られ、肉厚の厚い部分ａと薄い部分ｂとが形成されてい
る。これら薄い部分ｂの二つの面は平行であってもよい
が、漸次肉厚が薄くなるように勾配をもたせてもよい。
また、キャピラリにこのような加工をする範囲（一部６
ａの長さ）は、キャピラリ６の内径、その他の条件によ
って適宜選択するが、一般にキャピラリ６の内径の小さ
いものでは加工する範囲を大きくした方が好ましい。な
お、加熱炉が移動することによって単結晶を成長させる
場合には、加工する部分６ａは加熱炉の移動方向と反対
側に置かれることになる。

【００１１】このような構成において、加熱炉３内で有
機材料５を加熱・溶融してキャピラリ６内に導入すると
ともにアンプル３を所定の速度で引上げながら、キャピ
ラリ６内で有機材料の単結晶を成長させる。この際、キ
ャピラリ６の引上げ側上部６ａにおいては、アンプル３
が加熱炉２から出たところの温度勾配のある領域になっ
ており、この領域において部分ａと部分ｂとで肉厚の違
いから冷却速度に差が生じる。この冷却の差により結晶
の配向が制御される。このようにキャピラリ上部６ａで
結晶配向が制御されるとそれに続く円形の部分でもこの
制御された結晶配向に規制されて単結晶が成長する。

【００１２】なお、以上の説明ではブリッジマン−スト
ックバーガー法に基づき説明したが、本発明の単結晶成
長方法は、この他逆ブリッジマン−ストックバーガー
法、ゾーンメルト法等、公知の単結晶成長方法に適用で
きる。 実施例 純粋石英管から成る、外径１ｍｍ、内径５０μｍ、長さ
１０ｃｍのキャピラリの一部長さ５ｃｍの部分を両側か
ら２５０μｍ削り取り、対称的に肉厚の薄い部分を形成
した。このようなキャピラリと有機非線形光学材料ＭＮ
Ａを図３に示すようにアンプルに入れ、単結晶成長炉で
アンプルを引上げながら結晶成長させて結晶コアファイ
バを製造した。単結晶成長炉の温度は融点（１１５℃）
より数度高く、引上げ速度は１〜２０ｍｍ／時間とし
た。また、温度勾配は数１０℃／ｃｍとして。

【００１３】このように製造した結晶コアファイバにつ
いてＸ線解析を行なったところ、５０以上の試料がＭＮ
Ａの［００１］とファイバ軸は数度以内で平行を示し
た。キャピラリの内径、材質をＤＡＮに変えて結晶コア
ファイバを作成し、同様にＸ線解析を行なってところ、
同様の結果を得られた。

【００１４】

【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明の単結晶成長方法によれば、キャピラリとしてその
引上げ側の一部が肉厚が異なる部分を有するように加工
されているので、温度勾配のある領域において冷却速度
を変えて結晶配向を制御させることができる。しかも加
工部分に続く部分でもその結晶配向が維持されるので、
所望の径、形状の結晶コアファイバを得ることができ
る。さらに本発明の単結晶成長方法によれば、従来の製
造装置で容易に、結晶配向が制御されて高い非線形感受
率を有する非線形光学素子を得ることことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の単結晶成長方法が適用される装置の一
実施例を示す断面図。

【図２】本発明の単結晶成長方法に用いられるキャピラ
リを示す図。

【図３】従来の単結晶成長方法に用いられるキャピラリ
の断面を示す図。

【符号の説明】

５・・・・・・有機材料 ６・・・・・・キャピラリ ａ・・・・・・肉厚の厚い部分 ｂ・・・・・・肉厚の薄い部分

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱炉内でキャピラリ内に有機材料を導入
   しながら前記キャピラリもしくは前記加熱炉を移動させ
   て単結晶を成長させる方法において、前記キャピラリの
   一部をその肉厚が部分的に異なるように構成したことを
   特徴とする単結晶成長方法。