JPH07239489A - Nonlinear optical material - Google Patents

Nonlinear optical material

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JPH07239489A
JPH07239489A JP3120694A JP3120694A JPH07239489A JP H07239489 A JPH07239489 A JP H07239489A JP 3120694 A JP3120694 A JP 3120694A JP 3120694 A JP3120694 A JP 3120694A JP H07239489 A JPH07239489 A JP H07239489A
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Japan
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glass
mol
matrix
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dispersed
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JP3120694A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuaki Uchida
勝昭 内田
Yoshiharu Kaneko
祥治 兼子
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Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
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Abstract

PURPOSE:To obtain a nonlinear optical element having large nonlinear sensitivity by dispersing metallic particulates into a matrix which has an optically isotropic refractive index in a specific range and is transparent. CONSTITUTION:This nonlinear optical material has a structure formed by dispersing the metallic particulates having radio of 1 to 100nm into the transparent glass and/or crystal which has the optically isotropic refractive index of >=1.9 to <=4 and is transparent. The large nonlinear sensitivity (¦x<(3)>¦) is exhibited in the metallic particulates sufficiently smaller than the wavelength of the light in the matrix by the effect of the local electric fields by the dielectric confinement of the matrix. Further, large ¦x<(3)>¦/alpha is obtd. by the effect of the refractive index and the effect of the dependency of the virtual part of the dielectric constant of the metallic particulates on wavelengths by increasing the refractive index of the matrix. Then, this nonlinear optical material has the performance of the ¦x<(3)>¦/alpha larger by >=2 times the performance of the conventional materials dispersed with the metallic particulates. The nonlinear optical element which can operate at light intensity of a semiconductor laser is produced by using such nonlinear optical material.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は非線形光学材料、その製
造法および非線形光学材料を用いた非線形光学素子に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-linear optical material, a manufacturing method thereof and a non-linear optical element using the non-linear optical material.

【0002】[0002]

【従来の技術】光の波長に比べて充分小さい金属微粒子
をマトリックスガラス中に分散させたガラスの3次非線
形特性が測定され、比較的大きな非線形特性を示すこと
が報告され(Opt.Lett.,10,511(19
85)、Appl.Phys.,A47,347(19
88))、金属微粒子分散ガラスが光スイッチや光コン
ピューター用等の非線形光電子材料として注目を集めて
いる。
2. Description of the Related Art Third-order nonlinear characteristics of glass in which fine metal particles sufficiently smaller than the wavelength of light are dispersed in a matrix glass have been measured and reported to exhibit relatively large nonlinear characteristics (Opt. Lett., 10,511 (19
85), Appl. Phys. , A47,347 (19
88)), and metal fine particle-dispersed glass have attracted attention as a nonlinear optoelectronic material for optical switches and optical computers.

【0003】このような金属微粒子分散ガラスの製造方
法においては、特開平5−270861号公報に記載さ
れているがごとく、一般に、マトリックスとなるガラス
として、シリケートガラス、ボロシリケートガラス(n
d=1.5〜1.6)、リン酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラ
ス(nd=1.5〜1.8)などが用いられており、リ
ン酸塩ガラスおよびホウ酸塩ガラスをマトリックスとし
た金属微粒子分散ガラスとして、P25および/または
23と、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnOお
よびCdOと、SnOとを必須構成成分としたガラスに
銅および/または銀の微粒子を分散させた非線形光学材
料が開示されている。そして、これらのガラスをマトリ
ックスとする金属微粒子分散ガラスは、これらのガラス
の出発原料と金属微粒子の出発原料とを含む混合物を加
熱・溶融させてガラス融液としたのち、このガラス融液
を室温まで冷却して金属元素がイオンまたは原子状とし
てマトリックス中に溶解している均一ガラスを得、次い
でこのガラスを室温から所定の温度まで昇温し、この所
定の温度で熱処理して金属微粒子を析出させる方法(一
般に溶融・熱析出法と呼ばれる)によって製造されてい
る。
In such a method for producing a metal fine particle-dispersed glass, as described in JP-A-5-270861, a silicate glass or a borosilicate glass (n) is generally used as a matrix glass.
d = 1.5 to 1.6), phosphate glass, etc. borate glass (n d = 1.5~1.8) is used and the phosphate glass and borate glass matrix As the metal fine particle-dispersed glass, the glass containing P 2 O 5 and / or B 2 O 3 , MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO and CdO, and SnO as essential constituent components is added with copper and / or silver. A non-linear optical material in which fine particles are dispersed is disclosed. Then, the metal fine particle-dispersed glass having these glasses as a matrix is prepared by heating and melting a mixture containing a starting material for these glasses and a starting material for the metal fine particles to form a glass melt. To obtain a uniform glass in which the metal element is dissolved in the matrix in the form of ions or atoms in the matrix, and then this glass is heated from room temperature to a predetermined temperature and heat-treated at this predetermined temperature to precipitate fine metal particles. It is manufactured by a method (generally called a melting / thermal precipitation method).

【0004】非線形特性はリン酸塩ガラスを用いて金属
微粒子の高濃度化を行った材料において吸収係数α=4
000cm-1で非線形感受率|χ(3)|=1.2×10
-7esu(|χ(3)|/α=3.0×10-11esu ・cm)で
ある。
The non-linear characteristic is the absorption coefficient α = 4 in the material in which the concentration of metal fine particles is increased by using phosphate glass.
Nonlinear susceptibility at 000 cm −1 | χ (3) | = 1.2 × 10
-7 esu (| χ (3) | /α=3.0×10 -11 esu · cm).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらシリケー
トガラス、ボロシリケートガラスおよびリン酸塩ガラス
などの、屈折率が比較的に低い材料をマトリックスとし
て用いた金属微粒子分散材料の場合、3次の非線形特性
の大きさを表す非線形感受率|χ(3)|を金属微粒子濃
度(α)で規格化した|χ(3)|/αの値はマトリック
スの屈折率の4乗に比例するため、高々10-11esu ・c
mのオーダーと小さい。
However, in the case of a metal fine particle dispersed material using a material having a relatively low refractive index such as silicate glass, borosilicate glass and phosphate glass as a matrix, a third-order nonlinear characteristic nonlinear susceptibility representing the magnitude | χ (3) | were normalized by metal particle concentration (α) | χ (3) | / value of alpha is proportional to the fourth power of the refractive index of the matrix, at most 10 - 11 esu ・ c
Small on the order of m.

【0006】このため、従来の金属微粒子分散ガラスを
用いて光スイッチや光コンピューター等の非線形光学素
子を作製した場合、半導体レーザーの光強度で動作させ
ることは困難であった。
Therefore, when a non-linear optical element such as an optical switch or an optical computer is manufactured by using the conventional metal fine particle-dispersed glass, it is difficult to operate with the light intensity of the semiconductor laser.

【0007】本発明は、非線形光学材料としての従来の
金属微粒子分散ガラスにおける上記難点を解決すべくな
されたものであり、本発明の第1の目的は、大きな非線
形感受率を有する非線形光学材料を提供することにあ
る。また本発明の第2の目的は、前記非線形光学材料の
製造法を提供することにある。さらに本発明の第3の目
的は、前記非線形光学材料を用いた非線形光学素子を提
供することにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks in the conventional metal fine particle-dispersed glass as a non-linear optical material. The first object of the present invention is to provide a non-linear optical material having a large non-linear susceptibility. To provide. A second object of the present invention is to provide a method for manufacturing the above-mentioned nonlinear optical material. A third object of the present invention is to provide a non-linear optical element using the non-linear optical material.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものであり、本発明の非線形光学
材料は、屈折率1.9以上、4以下の光学的に等方でか
つ透明なマトリックス中に金属微粒子を分散させてなる
ことを特徴とするものである。
The present invention has been made to achieve the above object, and the nonlinear optical material of the present invention is an optically isotropic material having a refractive index of 1.9 or more and 4 or less. In addition, it is characterized in that fine metal particles are dispersed in a transparent matrix.

【0009】また本発明の非線形光学材料の製造法は、
溶融・熱析出法、イオン注入法、イオン交換法またはス
パッタ法を用いることを特徴とするものである。
The manufacturing method of the nonlinear optical material of the present invention is
The method is characterized by using a melting / thermal deposition method, an ion implantation method, an ion exchange method or a sputtering method.

【0010】また、本発明の非線形光学素子は、屈折率
1.9以上、4以下の光学的に等方でかつ透明なマトリ
ックス中に金属微粒子を分散させてなる、前記非線形光
学材料を用いてなることを特徴とするものである。
Further, the non-linear optical element of the present invention uses the above-mentioned non-linear optical material in which fine metal particles are dispersed in an optically isotropic and transparent matrix having a refractive index of 1.9 or more and 4 or less. It is characterized by becoming.

【0011】以下、本発明を詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.

【0012】本発明の非線形光学材料においては、マト
リックスとして、屈折率1.9以上、4以下の光学的に
等方でかつ透明なガラスおよび/または結晶を用い、こ
れらマトリックス中に金属微粒子を分散させることによ
って、|χ(3)|/αの値の大きな非線形光学材料が得
られる。
In the nonlinear optical material of the present invention, optically isotropic and transparent glass and / or crystal having a refractive index of 1.9 or more and 4 or less is used as a matrix, and metal fine particles are dispersed in the matrix. By doing so, a nonlinear optical material having a large value of | χ (3) | / α can be obtained.

【0013】先ず、本発明の非線形光学材料に用いるマ
トリックスについて詳説する。
First, the matrix used in the nonlinear optical material of the present invention will be described in detail.

【0014】屈折率1.9以上、4以下の材料を用いる
理由は、金属微粒子分散ガラスについて、|χ(3)|/
αに対するマトリックスの屈折率の効果を研究した結
果、|χ(3)|/αの値がマトリックスの屈折率に応じ
て増大すること、および高い非線形性を得るには屈折率
の大きなマトリックスを用いるのが好ましいことを見い
出したためである。屈折率を1.9以上と限定した理由
は、屈折率1.9以上のマトリックスを用いることによ
って、従来の材料の中で、最も屈折率の高いリン酸塩ガ
ラスおよび/またはホウ酸塩ガラスをマトリックスに用
いた金属微粒子分散材料の|χ(3)|/αの2倍以上も
大きい|χ(3)|/αの性能が得られるためである。ま
た、屈折率を4以下とした理由は、屈折率が4を超える
と、反射による光損失が大きくなり、また、反射防止が
困難になるからである。屈折率は2.0以上、3.5以
下が好ましい。
The reason for using a material having a refractive index of 1.9 or more and 4 or less is | χ (3) | /
As a result of studying the effect of the refractive index of the matrix on α, the value of | χ (3) | / α increases with the refractive index of the matrix, and a matrix with a large refractive index is used to obtain high nonlinearity. This is because it has been found to be preferable. The reason why the refractive index is limited to 1.9 or more is that by using a matrix having a refractive index of 1.9 or more, the phosphate glass and / or borate glass having the highest refractive index among conventional materials can be obtained. metal particle-dispersed material used for the matrix | χ (3) | / 2 times or larger α | χ (3) | is because / alpha performance is obtained. Further, the reason why the refractive index is 4 or less is that when the refractive index exceeds 4, the optical loss due to reflection increases and it is difficult to prevent reflection. The refractive index is preferably 2.0 or more and 3.5 or less.

【0015】光学的に等方なマトリックスを用いる理由
は、マトリックスに光学的異方性があると方向によって
屈折、吸収、反射等の光学的特性が異り、これによって
非線形特性にも方向による差異が生じるため、使用上問
題となるからである。
The reason why an optically isotropic matrix is used is that if the matrix has optical anisotropy, the optical characteristics such as refraction, absorption, and reflection differ depending on the direction, which causes the nonlinear characteristics to also differ depending on the direction. Is caused, which causes a problem in use.

【0016】透明なマトリックスを用いる理由は、金属
微粒子分散材料は、非線形性が増大する金属微粒子の表
面プラズモン共鳴吸収ピーク近傍の波長領域で使用する
が、この吸収ピーク付近にマトリックスの吸収が存在す
ると、入射した光がこの吸収によって損失し、光吸収係
数(α)を増大し、|χ(3)|/αの減少を引き起こす
ので好ましくないからである。マトリックスの透明性に
ついては、金属微粒子の表面プラズモン共鳴吸収ピーク
波長域において、光吸収係数α=10cm-1以下である
のが好ましい。
The reason why the transparent matrix is used is that the metal fine particle dispersion material is used in the wavelength region near the surface plasmon resonance absorption peak of the metal fine particles where the non-linearity increases, but when the absorption of the matrix exists near this absorption peak. This is because the incident light is lost by this absorption, the light absorption coefficient (α) is increased, and the | χ (3) | / α is decreased, which is not preferable. Regarding the transparency of the matrix, it is preferable that the light absorption coefficient α is 10 cm −1 or less in the surface plasmon resonance absorption peak wavelength region of the metal fine particles.

【0017】マトリックスに用いるガラスの種類として
は、1番目のガラス(酸化物ガラス)として、必須構成
成分がB23と、PbOであり、B23の量が15〜5
0 mol%であり、PbOの量が50〜85 mol%である
ガラスが挙げられる。B23およびPbOの量を上記の
とおりに限定する理由は、以下のとおりである。すなわ
ちB23の量が15 mol%未満ではガラス化が困難であ
り、結晶化し不透明になるので好ましくなく、またB2
3の量が50 mol%を超えると屈折率が低下し、屈折
率1.9以上が得られなくなるからである。従って、B
23の量は15〜50 mol%に限定される。B23の量
は15〜40 mol%であるのが好ましい。また、PbO
の量が50 mol%未満では屈折率が低下し、屈折率1.
9以上が得られなくなる。また、PbOの量が85 mol
%を超えるとガラス化が困難であり、結晶化して不透明
になるので好ましくない。従って、PbOの量は50〜
85mol%に限定される。PbOの量は55〜85 mol
%であるのが好ましい。
Regarding the type of glass used for the matrix, the first glass (oxide glass) is composed of B 2 O 3 and PbO as essential components, and the amount of B 2 O 3 is 15 to 5.
A glass is 0 mol% and the amount of PbO is 50 to 85 mol%. The reasons for limiting the amounts of B 2 O 3 and PbO as described above are as follows. That B is lower than the amount of 2 O 3 is 15 mol% is difficult vitrification, it is not preferable because crystallization becomes opaque and B 2
This is because if the amount of O 3 exceeds 50 mol%, the refractive index is lowered and a refractive index of 1.9 or more cannot be obtained. Therefore, B
The amount of 2 O 3 is limited to 15-50 mol%. The amount of B 2 O 3 is preferably 15-40 mol%. Also, PbO
If the amount is less than 50 mol%, the refractive index decreases, and the refractive index is 1.
No more than 9 can be obtained. Also, the amount of PbO is 85 mol
If it exceeds%, vitrification is difficult, and crystallization becomes opaque, which is not preferable. Therefore, the amount of PbO is 50-
Limited to 85 mol%. The amount of PbO is 55-85 mol
% Is preferred.

【0018】なお、このガラスにおいては、特に追加成
分としてSiO2、GeO2、Al23、In23ZrO
223、SnO、Sb23、またはこれらの対応する
フッ化物を必要に応じて10mol %以下の割合で含有す
ることができる。
In this glass, SiO 2 , GeO 2 , Al 2 O 3 , In 2 O 3 ZrO are added as additional components.
2 Y 2 O 3 , SnO, Sb 2 O 3 or their corresponding fluorides can be contained in a proportion of 10 mol% or less, if necessary.

【0019】2番目のガラス(酸化物ガラス)として、
必須構成成分がGa23と、Bi23と、PbOおよび
/またはCdOであり、Ga23の量が10〜35 mol
%であり、Bi23の量が10〜70 mol%であり、P
bOとCdOの合量が20〜80 mol%であるガラスが
挙げられる。Ga23の量が10 mol%未満ではガラス
化が困難であり、結晶化し不透明になるので好ましくな
い。また、Ga23の量が35 mol%を超えると屈折率
が低下し、屈折率1.9以上が得られなくなる。従って
Ga23の量は10〜35 mol%に限定される。Ga2
3の量は10〜30 mol%であるのが好ましい。Bi2
3の量が10 mol%未満では屈折率が低下し、屈折率
1.9以上が得られなくなる。また、Bi23の量が7
0 mol%を超えるとガラス化が困難であり、結晶化し不
透明になるので好ましくない。従ってBi23の量は1
0〜70 mol%に限定される。Bi23の量は20〜7
0mol%であるのが好ましい。また、PbOとCdOの
合量が20 mol%未満または80 mol%を超えるとガラ
ス化が困難であり、結晶化し不透明になるので好ましく
ない。従って、PbOとCdOの合量は20〜80 mol
%に限定される。PbOとCdOの合量は20〜70 m
ol%であるのが好ましい。
As the second glass (oxide glass),
The essential constituents are Ga 2 O 3 , Bi 2 O 3 , PbO and / or CdO, and the amount of Ga 2 O 3 is 10 to 35 mol.
%, The amount of Bi 2 O 3 is 10 to 70 mol%, P
A glass having a total content of bO and CdO of 20 to 80 mol% can be mentioned. If the amount of Ga 2 O 3 is less than 10 mol%, vitrification is difficult and crystallization becomes opaque, which is not preferable. Further, when the amount of Ga 2 O 3 exceeds 35 mol%, the refractive index is lowered and the refractive index of 1.9 or more cannot be obtained. Therefore, the amount of Ga 2 O 3 is limited to 10 to 35 mol%. Ga 2
The amount of O 3 is preferably 10 to 30 mol%. Bi 2
When the amount of O 3 is less than 10 mol%, the refractive index is lowered and the refractive index of 1.9 or more cannot be obtained. Moreover, the amount of Bi 2 O 3 is 7
When it exceeds 0 mol%, vitrification is difficult, and it is crystallized and becomes opaque, which is not preferable. Therefore, the amount of Bi 2 O 3 is 1
It is limited to 0 to 70 mol%. The amount of Bi 2 O 3 is 20 to 7
It is preferably 0 mol%. If the total amount of PbO and CdO is less than 20 mol% or more than 80 mol%, vitrification is difficult and crystallization becomes opaque, which is not preferable. Therefore, the total amount of PbO and CdO is 20-80 mol.
Limited to%. The total amount of PbO and CdO is 20-70 m
It is preferably ol%.

【0020】なお、このガラスにおいては、特に追加成
分としてSiO2、GeO2、Al23、In23、Zr
223、SnO、Sb23またはこれらの対応する
フッ化物を必要に応じて10mol %以下の割合で含有す
ることができる。
In this glass, SiO 2 , GeO 2 , Al 2 O 3 , In 2 O 3 and Zr are added as additional components.
O 2 Y 2 O 3 , SnO, Sb 2 O 3 or their corresponding fluorides can be contained, if desired, in a proportion of 10 mol% or less.

【0021】3番目のガラス(酸化物ガラス)として、
必須構成成分がBi23および/またはPbOと、Zn
O、BaO、CdOおよびAl23から選ばれる少なく
とも1種であり、Bi23とPbOの合量が30〜85
mol%であり、ZnOとBaOとCdOとAl23の合
量が15〜70 mol%であるガラスが挙げられる。Bi
23とPbOの合量が30 mol%未満では屈折率が低下
し、屈折率1.9以上が得られなくなる。またBi23
とPbOの合量が85 mol%を超えるとガラス化が困難
であり、結晶化し不透明になるので好ましくない。従っ
てBi23とPbOの合量は30〜85 mol%に限定さ
れる。Bi23とPbOの合量は40〜85 mol%であ
るのが好ましい。また、ZnOとBaOとCdOとAl
23の合量が15 mol%未満ではガラス化が困難であ
り、結晶化し不透明になるので好ましくない。また、Z
nOとBaOとCdOとAl23の合量が70 mol%を
超えると屈折率が低下し、屈折率1.9以上が得られな
くなる。従ってZnOとBaOとCdOとAl23の合
量は15〜70 mol%に限定される。ZnOとBaOと
CdOとAl23の合量は15〜60 mol%であるのが
好ましい。
As the third glass (oxide glass),
The essential constituents are Bi 2 O 3 and / or PbO, and Zn
It is at least one selected from O, BaO, CdO and Al 2 O 3 , and the total amount of Bi 2 O 3 and PbO is 30 to 85.
Examples of the glass include mol%, and the total amount of ZnO, BaO, CdO, and Al 2 O 3 is 15 to 70 mol%. Bi
When the total amount of 2 O 3 and PbO is less than 30 mol%, the refractive index is lowered and the refractive index of 1.9 or more cannot be obtained. Also Bi 2 O 3
If the total amount of PbO and PbO exceeds 85 mol%, vitrification is difficult and crystallization becomes opaque, which is not preferable. Therefore, the total amount of Bi 2 O 3 and PbO is limited to 30 to 85 mol%. The total amount of Bi 2 O 3 and PbO is preferably 40 to 85 mol%. In addition, ZnO, BaO, CdO, Al
If the total amount of 2 O 3 is less than 15 mol%, vitrification is difficult and crystallization becomes opaque, which is not preferable. Also, Z
When the total amount of nO, BaO, CdO and Al 2 O 3 exceeds 70 mol%, the refractive index is lowered and the refractive index of 1.9 or more cannot be obtained. Therefore, the total content of ZnO, BaO, CdO and Al 2 O 3 is limited to 15 to 70 mol%. The total amount of ZnO, BaO, CdO and Al 2 O 3 is preferably 15 to 60 mol%.

【0022】なお、このガラスにおいては、特に追加成
分としてB23、SiO2、GeO2、In23、ZrO
2、Y23、SnO、Sb23またはこれらの対応する
フッ化物を必要に応じて10mol %以下の割合で含有す
ることができる。
In this glass, B 2 O 3 , SiO 2 , GeO 2 , In 2 O 3 and ZrO are added as additional components.
2 , Y 2 O 3 , SnO, Sb 2 O 3 or their corresponding fluorides can be contained, if necessary, in a proportion of 10 mol% or less.

【0023】4番目のガラス(酸化物ガラス)として、
必須構成成分がGeO2と、Bi2O3、T12OおよびP
bOから選ばれる少なくとも1種であり、GeO2の量
が25〜70 mol%であり、Bi23とT12OとPb
Oの合量が30〜75 mol%であるガラスが挙げられ
る。GeO2の量が25 mol%未満または70 mol%を
超えるとガラス化が困難であり、結晶化し不透明になる
ので好ましくない。従ってGeO2の量は25〜70 mo
l%に限定される。GeO2の量は25〜65 mol%であ
るのが好ましい。また、Bi23とT12OとPbOの
合量が30 mol%未満では屈折率が低下し、屈折率1.
9以上が得られなくなる。またBi23とT12OとP
bOの合量が75 mol%を超えるとガラス化が困難であ
り、結晶化し不透明になるので好ましくない。従ってB
23とT12OとPbOの合量は30〜75 mol%に
限定される。Bi23とT12OとPbOの合量は35
〜75 mol%であるのが好ましい。
As the fourth glass (oxide glass),
The essential constituents are GeO 2 and Bi 2 O 3, T1 2 O and P
at least one selected from bO, the amount of GeO 2 is 25 to 70 mol%, Bi 2 O 3 , T1 2 O and Pb
A glass in which the total amount of O is 30 to 75 mol% is mentioned. If the amount of GeO 2 is less than 25 mol% or more than 70 mol%, vitrification is difficult and crystallization becomes opaque, which is not preferable. Therefore, the amount of GeO 2 is 25 to 70 mo
Limited to l%. The amount of GeO 2 is preferably 25 to 65 mol%. Further, when the total amount of Bi 2 O 3 , T1 2 O and PbO is less than 30 mol%, the refractive index is lowered and the refractive index is 1.
No more than 9 can be obtained. Also, Bi 2 O 3 and T1 2 O and P
If the total amount of bO exceeds 75 mol%, vitrification is difficult, and crystallization becomes opaque, which is not preferable. Therefore B
The total amount of i 2 O 3 , T1 2 O and PbO is limited to 30 to 75 mol%. The total amount of Bi 2 O 3 , T1 2 O and PbO is 35.
It is preferably ˜75 mol%.

【0024】なお、このガラスにおいては、特に追加成
分としてB23、SiO2、Al2O3、In23、Zr
2、Y23、SnO、Sb23またはこれらの対応す
るフッ化物を必要に応じて10mol %以下の割合で含有
することができる。
In this glass, B 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3, In 2 O 3 and Zr are added as additional components.
O 2 , Y 2 O 3 , SnO, Sb 2 O 3 or their corresponding fluorides can be contained in a proportion of 10 mol% or less, if necessary.

【0025】5番目のガラス(酸化物ガラス)として、
必須構成成分がTiO2と、PbOであり、TiO2の量
が30〜75 mol%であり、PbOの量が25〜70 m
ol%であるガラスが挙げられる。TiO2の量が30 mo
l%未満または75 mol%を超えるとガラス化が困難で
あり、結晶化し不透明になるので好ましくない。従って
TiO2の量は30〜70 mol%に限定される。TiO2
の量は40〜65 mol%であるのが好ましい。また、P
bOの量が25 mol%未満または70 mol%を超えると
ガラス化が困難であり、結晶化し不透明になるので好ま
しくない。従ってPbOの量は25〜70 mol%に限定
される。PbOの量は35〜60 mol%であるのが好ま
しい。
As the fifth glass (oxide glass),
The essential constituents are TiO 2 and PbO, the amount of TiO 2 is 30 to 75 mol%, and the amount of PbO is 25 to 70 m.
Examples of the glass include ol%. The amount of TiO 2 is 30 mo
If it is less than 1% or exceeds 75 mol%, it is difficult to vitrify, and it is crystallized and becomes opaque, which is not preferable. Therefore, the amount of TiO 2 is limited to 30 to 70 mol%. TiO 2
The amount of is preferably 40 to 65 mol%. Also, P
If the amount of bO is less than 25 mol% or more than 70 mol%, vitrification is difficult, and crystallization becomes opaque, which is not preferable. Therefore, the amount of PbO is limited to 25 to 70 mol%. The amount of PbO is preferably 35-60 mol%.

【0026】なお、このガラスにおいては、特に追加成
分としてB23、SiO2、GeO2、Al23、In2
3、ZrO2、Y23、SnO、Sb23またはこれら
の対応するフッ化物を必要に応じて10mol %以下の割
合で含有することができる。
In this glass, B 2 O 3 , SiO 2 , GeO 2 , Al 2 O 3 and In 2 are added as additional components.
O 3 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , SnO, Sb 2 O 3 or their corresponding fluorides can be contained in a proportion of 10 mol% or less, if necessary.

【0027】6番目のガラス(酸化物ガラス)として、
必須構成成分がTeO2および/またはSb23と、P
bOであり、TeO2とSb23の合量が20〜95 mo
l%であり、PbOの量が5〜80 mol%であるガラス
が挙げられる。TeO2および/またはSb23の合量
が20 mol%未満または95 mol%を超えるとガラス化
が困難であり、結晶化し不透明になるので好ましくな
い。従ってTeO2とSb23の合量は20〜95 mol
%に限定される。TeO2とSb23の合量は25〜9
0 mol%であるのが好ましい。また、PbOの量が5 m
ol%未満または80 mol%を超えるとガラス化が困難で
あり、結晶化し不透明になるので好ましくない。従っ
て、PbOの量は5〜80 mol%に限定される。PbO
の量は10〜75 mol%であるのが好ましい。
As the sixth glass (oxide glass),
The essential constituents are TeO 2 and / or Sb 2 O 3 , and P
bO, and the total amount of TeO 2 and Sb 2 O 3 is 20 to 95 mo.
1%, and the amount of PbO is 5 to 80 mol%. If the total content of TeO 2 and / or Sb 2 O 3 is less than 20 mol% or more than 95 mol%, vitrification is difficult and crystallization becomes opaque, which is not preferable. Therefore, the total amount of TeO 2 and Sb 2 O 3 is 20 to 95 mol.
Limited to%. The total amount of TeO 2 and Sb 2 O 3 is 25 to 9
It is preferably 0 mol%. Also, the amount of PbO is 5 m
If it is less than ol% or exceeds 80 mol%, vitrification is difficult, and crystallization becomes opaque, which is not preferable. Therefore, the amount of PbO is limited to 5-80 mol%. PbO
The amount of is preferably 10 to 75 mol%.

【0028】なお、このガラスにおいては特に追加成分
としてLi2O、Na2O、BaO、WO3、ZrO2また
はこれらの対応するフッ化物を必要に応じて10 mol%
以下の割合で含有することができる。
In this glass, Li 2 O, Na 2 O, BaO, WO 3 , ZrO 2 or their corresponding fluorides are added as an additional component in an amount of 10 mol% if necessary.
It can be contained in the following proportions.

【0029】7番目のガラス(酸化物ガラス)として、
必須構成成分がTeO2および/またはSb23と、B
aO、BeO、MgO、SrO、ZnOおよびCdOか
ら選ばれる少なくとも1種であり、TeO2とSb23
の合量が60〜98 mol%であり、BaOとBeOとM
gOとSrOとZnOとCdOの合量が2〜40 mol%
であるガラスが挙げられる。TeO2とSb23の合量
が60 mol%未満では屈折率が低下し、屈折率1.9以
上が得られなくなる。またTeO2とSb23の合量が
98 mol%を超えるとガラス化が困難であり、結晶化し
不透明になるので好ましくない。従って、TeO2とS
23の合量は60〜98 mol%に限定される。TeO
2とSb23の合量は65〜98 mol%であるのが好ま
しい。また、BaOとBeOとMgOとSrOとZnO
とCdOの合量が2 mol%未満ではガラス化が困難であ
り、結晶化し不透明になるので好ましくない。また、B
aOとBeOとMgOとSrOとZnOとCdOの合量
が40 mol%を超えると屈折率が低下し、屈折率1.9
以上が得られなくなる。従って、BaOとBeOとMg
OとSrOとZnOとCdOの合量は2〜40 mol%に
限定される。BaOとBeOとMgOとSrOとZnO
とCdOの合量は2〜35 mol%であるのが好ましい。
As the seventh glass (oxide glass),
The essential constituents are TeO 2 and / or Sb 2 O 3 , and B
at least one selected from aO, BeO, MgO, SrO, ZnO and CdO, and TeO 2 and Sb 2 O 3
The total content of BaO, BeO and M is 60 to 98 mol%.
The total amount of gO, SrO, ZnO, and CdO is 2 to 40 mol%
The glass that is If the total amount of TeO 2 and Sb 2 O 3 is less than 60 mol%, the refractive index is lowered and the refractive index of 1.9 or more cannot be obtained. On the other hand, if the total amount of TeO 2 and Sb 2 O 3 exceeds 98 mol%, vitrification is difficult and crystallization becomes opaque, which is not preferable. Therefore, TeO 2 and S
The total amount of b 2 O 3 is limited to 60 to 98 mol%. TeO
The total amount of 2 and Sb 2 O 3 is preferably 65 to 98 mol%. In addition, BaO, BeO, MgO, SrO, ZnO
If the total amount of CdO and CdO is less than 2 mol%, vitrification is difficult and crystallization becomes opaque, which is not preferable. Also, B
If the total amount of aO, BeO, MgO, SrO, ZnO, and CdO exceeds 40 mol%, the refractive index decreases, and the refractive index is 1.9.
The above cannot be obtained. Therefore, BaO, BeO and Mg
The total amount of O, SrO, ZnO and CdO is limited to 2 to 40 mol%. BaO, BeO, MgO, SrO, ZnO
The total amount of CdO and CdO is preferably 2-35 mol%.

【0030】なお、このガラスにおいては、特に追加成
分としてB23、SiO2、GeO2、Al23、In2
3、ZrO2、Y23、SnOまたはこれらの対応する
フッ化物を必要に応じて10mol %以下の割合で含有す
ることができる。
In this glass, B 2 O 3 , SiO 2 , GeO 2 , Al 2 O 3 and In 2 are added as additional components.
O 3 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , SnO or their corresponding fluorides can be contained in a proportion of 10 mol% or less, if necessary.

【0031】8番目のガラス(酸化物ガラス)として、
必須構成成分がBi23と、CdOおよび/またはZn
Oと、B23、SiO2およびP25から選ばれる少な
くとも1種であり、かつBi23の量が10〜90 mol
%であり、CdOとZnOの合量が5〜85 mol%であ
り、B23とSiO2とP25の合量が1〜30 mol%
であるガラスが挙げられる。Bi23の量が90 mol%
を超えるとガラス化が困難であり、結晶化し不透明にな
るので好ましくない。また、Bi23の量が10 mol%
未満では屈折率が低下し、屈折率1.9以上が得られな
くなる。従って、Bi23の量は10〜90 mol%に限
定される。Bi23の量は20〜80 mol%であるのが
好ましい。また、CdOとZnOの合量が85 mol%を
超えると屈折率が低下し、屈折率1.9以上が得られな
くなる。また、CdOとZnOの合量が5 mol%未満で
はガラス化が困難であり、結晶化し不透明になるので好
ましくない。従ってCdOとZnOの合量は5〜85 m
ol%に限定される。CdOとZnOの合量は10〜80
mol%であるのが好ましい。また、B23とSiO2
25の合量が1 mol%未満または30 mol%を超える
とガラス化が困難であり、結晶化し不透明になるので好
ましくない。従って、B23とSiO2とP2O5の合量
1〜30 mol%に限定される。B23とSiO2とP2
5の合量は2〜25 mol%であるのが好ましい。
As the eighth glass (oxide glass),
The essential constituents are Bi 2 O 3 and CdO and / or Zn
O and at least one selected from B 2 O 3 , SiO 2 and P 2 O 5 , and the amount of Bi 2 O 3 is 10 to 90 mol.
%, The total amount of CdO and ZnO is 5 to 85 mol%, and the total amount of B 2 O 3 , SiO 2 and P 2 O 5 is 1 to 30 mol%.
The glass that is The amount of Bi 2 O 3 is 90 mol%
If it exceeds, vitrification is difficult and crystallization becomes opaque, which is not preferable. Also, the amount of Bi 2 O 3 is 10 mol%
If it is less than 1, the refractive index is lowered, and a refractive index of 1.9 or more cannot be obtained. Therefore, the amount of Bi 2 O 3 is limited to 10 to 90 mol%. The amount of Bi 2 O 3 is preferably 20-80 mol%. Further, when the total amount of CdO and ZnO exceeds 85 mol%, the refractive index is lowered and the refractive index of 1.9 or more cannot be obtained. Further, if the total amount of CdO and ZnO is less than 5 mol%, vitrification is difficult, and crystallization becomes opaque, which is not preferable. Therefore, the total amount of CdO and ZnO is 5-85 m
Limited to ol%. The total amount of CdO and ZnO is 10-80
It is preferably mol%. On the other hand, if the total amount of B 2 O 3 , SiO 2 and P 2 O 5 is less than 1 mol% or more than 30 mol%, vitrification is difficult and crystallization becomes opaque, which is not preferable. Therefore, the total amount of B 2 O 3 , SiO 2 and P 2 O 5 is limited to 1 to 30 mol%. B 2 O 3 and SiO 2 and P 2 O
The total amount of 5 is preferably 2 to 25 mol%.

【0032】なお、このガラスにおいては、特に追加成
分としてGeO2、Al23、In23、ZrO2、Y2
3、SnO、Sb23またはこれらの対応するフッ化
物を必要に応じて10mol %以下の割合で含有すること
ができる。
In this glass, GeO 2 , Al 2 O 3 , In 2 O 3 , ZrO 2 and Y 2 are added as additional components.
O 3 , SnO, Sb 2 O 3 or their corresponding fluorides can be contained, if necessary, in a proportion of 10 mol% or less.

【0033】なお、上記1〜8番目のガラスを用いて、
溶融・熱処理法で非線形光学材料を作製する場合、追加
成分としてSnOおよび/またはSb23(熱的還元
剤)を必要に応じて10 mol%以下の割合で含有するこ
とができる。また、イオン交換法で非線形光学材料を作
製する場合、追加成分としてアルカリ金属酸化物(Li
2O,Na2O,K2O:被交換イオン)を必要に応じて
10 mol%以下の割合で含有することができる。
In addition, using the above-mentioned first to eighth glasses,
When the nonlinear optical material is produced by the melting / heat treatment method, SnO and / or Sb 2 O 3 (thermal reducing agent) can be contained as an additional component in a proportion of 10 mol% or less, if necessary. In addition, when a nonlinear optical material is manufactured by the ion exchange method, an alkali metal oxide (Li
2O, Na 2 O, K 2 O: ions to be exchanged) can be contained in a proportion of 10 mol% or less, if necessary.

【0034】9番目のガラス(カルコゲナイドガラス)
として、必須構成成分がAs、GeおよびSbから選ば
れる少なくとも1種と、S、SeおよびTeから選ばれ
る少なくとも1種であり、AsとGeとSbの合量が1
0〜60at%であり、SとSeとTeの合量が90〜4
0at%であるガラスが挙げられる。AsとGeとSbの
合量が10at%未満または60at%を超えるとガラス化
が困難になり、結晶化し不透明になるので好ましくな
い。従って、AsとGeとSbの合量は10〜60at%
に限定される。AsとGeとSbの合量は15〜55at
%が好ましい。また、SとSeとTeの合量が40at%
未満または90at%を超えるとガラス化が困難になり、
結晶化し不透明になるので好ましくない。従ってSとS
eとTeの合量は90〜40at%に限定される。SとS
eとTeの合量は85〜45at%が好ましい。
9th glass (chalcogenide glass)
The essential constituents are at least one selected from As, Ge and Sb and at least one selected from S, Se and Te, and the total amount of As, Ge and Sb is 1
0 to 60 at% and the total amount of S, Se and Te is 90 to 4
The glass is 0 at%. If the total amount of As, Ge and Sb is less than 10 at% or more than 60 at%, vitrification becomes difficult and crystallization becomes opaque, which is not preferable. Therefore, the total amount of As, Ge, and Sb is 10 to 60 at%
Limited to The total amount of As, Ge and Sb is 15 to 55 at
% Is preferred. The total amount of S, Se and Te is 40 at%
If less than or more than 90 at%, vitrification becomes difficult,
It is not preferable because it crystallizes and becomes opaque. Therefore S and S
The total amount of e and Te is limited to 90 to 40 at%. S and S
The total amount of e and Te is preferably 85 to 45 at%.

【0035】以上マトリックスに用いるガラスを説明し
てきたが、次にマトリックスに用いる結晶について述べ
る。マトリックスに用いる結晶として、ZnS、ZnS
e、ZnTe、CuCl、CuBr、CuI、TlI、
CsPbCl3、AgGaSe2、As23、Tl3Ta
4、Tl3TaSe4、Tl3VS4、CdS、CdS
e、PbS、GaSe、GaP、ダイヤモンド、Y
23、La22S、SrTiO3、K(Ta,Nb)
3、Tl3TaSe4、Bi2WO6、Bi4Ti312
Bi4Ge312、Bi4Si312、Y3Ga512、Gd
3Ga512、(Ga,Al)As、Ga(As,P)、
Bi12GeO20、Bi12SiO20、CoFe24、Pb
GeO3、Pb(Mg1/3,Nb2/3)O3、Pb(Mg
1/3,Ta2/3)O3、Pb(Zn1/3,Nb2/3)O3
(Pb,La)(Zr,Ti)O2およびZnWO4から
選ばれる少なくとも1種を用いる。これら結晶を用いる
理由は、これらの結晶が1.9以上、4以下の屈折率を
有し、なおかつ光学的に等方で、これらの結晶中に分散
する金属微粒子の表面プラズモン共鳴吸収ピーク付近に
おける光吸収がα=10cm-1以下の透明性を有するか
らである。マトリックスに用いる結晶として、ZnS、
ZnSe、CuCl、CuBr、GaP、ダイヤモン
ド、Y2O3、K(Ta,Nb)O3、Bi2WO6、Bi4
Ti312、Bi4Ge312、 Bi4Si312、Y3
512、Gd3Ga512、、Bi12GeO20、Bi1 2
SiO20、PbGeO3およびZnWO4から選ばれる少
なくとも1種が特に好ましい。 次に、本発明の非線形
光学材料における分散金属微粒子について詳説する。
The glass used for the matrix has been described above. Next, the crystal used for the matrix will be described. As crystals used for the matrix, ZnS, ZnS
e, ZnTe, CuCl, CuBr, CuI, TlI,
CsPbCl 3 , AgGaSe 2 , As 2 S 3 , Tl 3 Ta
S 4 , Tl 3 TaSe 4 , Tl 3 VS 4 , CdS, CdS
e, PbS, GaSe, GaP, diamond, Y
2 O 3 , La 2 O 2 S, SrTiO 3 , K (Ta, Nb)
O 3 , Tl 3 TaSe 4 , Bi 2 WO 6 , Bi 4 Ti 3 O 12 ,
Bi 4 Ge 3 O 12, Bi 4 Si 3 O 12, Y 3 Ga 5 O 12, Gd
3 Ga 5 O 12 , (Ga, Al) As, Ga (As, P),
Bi 12 GeO 20 , Bi 12 SiO 20 , CoFe 2 O 4 , Pb
GeO 3 , Pb (Mg 1/3 , Nb 2/3 ) O 3 , Pb (Mg
1/3 , Ta 2/3 ) O 3 , Pb (Zn 1/3 , Nb 2/3 ) O 3 ,
At least one selected from (Pb, La) (Zr, Ti) O 2 and ZnWO 4 is used. The reason for using these crystals is that these crystals have a refractive index of 1.9 or more and 4 or less, and are optically isotropic, and in the vicinity of the surface plasmon resonance absorption peak of the metal fine particles dispersed in these crystals. This is because the light absorption has transparency of α = 10 cm −1 or less. As the crystal used for the matrix, ZnS,
ZnSe, CuCl, CuBr, GaP, diamond, Y2O 3, K (Ta, Nb) O 3, Bi 2 WO 6, Bi 4
Ti 3 O 12, Bi 4 Ge 3 O 12, Bi 4 Si 3 O 12, Y 3 G
a 5 O 12, Gd 3 Ga 5 O 12 ,, Bi 12 GeO 20, Bi 1 2
At least one selected from SiO 20 , PbGeO 3 and ZnWO 4 is particularly preferable. Next, the dispersed metal fine particles in the nonlinear optical material of the present invention will be described in detail.

【0036】本発明の非線形光学材料における非線形性
の増大は、マトリックスの誘電的な閉じ込めによる局所
電場の集中効果によって大きな非線形感受率性(|χ
(3)|)が発現される。
The increase in nonlinearity in the nonlinear optical material of the present invention is caused by the concentration effect of the local electric field due to the dielectric confinement of the matrix, resulting in a large nonlinear susceptibility (| χ
(3) |) is expressed.

【0037】まず、分散金属微粒子は銅、銀、金、白
金、パラジウム、ニッケル、錫、コバルト、ロジウム、
イリジウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、マンガン、
モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、チタ
ン、ビスマス、アンチモン、鉛、またはこれらの合金、
またはこれらを80 mol%以上含む合金から選ばれる少
なくとも1種を用いる。これらの金属に限定する理由と
しては、非線形光学素子として利用される300〜20
00nmの波長域において、金属微粒子の表面プラズモ
ン共鳴による光吸収ピークを有するからである。分散微
粒子に用いる金属としては、銅、銀、金、白金、パラジ
ウム、ニッケル、錫、コバルト、ロジウム、イリジウ
ム、鉄、ルテニウム、オスミウム、マンガン、モリブデ
ン、タングステンまたはこれらの合金、またはこれらを
80 mol%以上含む合金から選ばれる少なくとも1種を
用いることがより好ましい。分散微粒子に用いる金属と
しては、銅、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、錫
またはこれらの合金、またはこれらを80 mol%以上含
む合金から選ばれる少なくとも1種を用いることが特に
好ましい。
First, the dispersed metal fine particles are copper, silver, gold, platinum, palladium, nickel, tin, cobalt, rhodium,
Iridium, iron, ruthenium, osmium, manganese,
Molybdenum, tungsten, niobium, tantalum, titanium, bismuth, antimony, lead, or alloys thereof,
Alternatively, at least one selected from alloys containing 80 mol% or more of these is used. The reason for limiting to these metals is 300 to 20 used as a non-linear optical element.
This is because it has a light absorption peak due to surface plasmon resonance of the metal fine particles in the wavelength range of 00 nm. As the metal used for the dispersed fine particles, copper, silver, gold, platinum, palladium, nickel, tin, cobalt, rhodium, iridium, iron, ruthenium, osmium, manganese, molybdenum, tungsten or an alloy thereof, or 80 mol% thereof It is more preferable to use at least one selected from the alloys described above. As the metal used for the dispersed fine particles, it is particularly preferable to use at least one selected from copper, silver, gold, platinum, palladium, nickel, tin or alloys thereof, or alloys containing 80 mol% or more of these.

【0038】金属微粒子は(1)式の条件が成立する周
波数(波長)で表面プラズモン共鳴吸収を起こす。
The fine metal particles cause surface plasmon resonance absorption at a frequency (wavelength) satisfying the condition of the equation (1).

【0039】 εm′(ω)=−2εd (εd=n2) (1) εm′(ω):ある周波数における金属微粒子誘電率の
実部 εd :マトリックスの誘電率 :マトリックスの屈折率
Ε m ′ (ω) = − 2 ε dd = n 2 ) (1) ε m ′ (ω): Real part of dielectric constant of fine metal particles at a certain frequency ε d : Dielectric constant of matrix: of matrix Refractive index

【0040】ここで、(1)式よりnを大きくすること
によってεdが大きくなることがわかる。そして、この
εdとεm′(ω)との間に(1)式の関係が成り立つ周
波数において共鳴吸収が起こる。一般に、金属において
は長波長にいくに従ってεm′(ω)は負に大きくなる
ので、マトリックスの屈折率nを大きくしεdを大きく
すると金属微粒子による表面プラズモン共鳴吸収位置は
長波長側にシフトする。銅、銀、金、錫、マンガンなど
の場合は従来のマトリックス(屈折率:1.5〜1.
8)を用いても可視光領域に共鳴吸収が存在するが、
1.9以上、4以下のマトリックスを用いることによっ
て数十〜数百nm長波長側にシフトし、より長波長での
利用が可能である。一方、白金、パラジウム、ニッケ
ル、コバルト、ロジウム、イリジウムなどは従来のマト
リックスを用いると共鳴吸収がマトリックスの吸収端よ
り短波長の紫外域に存在し、非線形光学材料としての使
用は不可能であった。しかし、1.9以上、4以下のマ
トリックスを用いることによって、これらの金属におい
ても可視光領域に吸収がシフトし、非線形光学材料とし
ての使用が可能となった。
From the equation (1), it can be seen that ε d is increased by increasing n. Then, resonance absorption occurs at a frequency at which the relation of the expression (1) is established between the ε d and the ε m ′ (ω). In general, in metals, ε m ′ (ω) increases negatively with increasing wavelength, so increasing the refractive index n of the matrix and increasing ε d causes the surface plasmon resonance absorption position by the metal fine particles to shift to the long wavelength side. To do. In the case of copper, silver, gold, tin, manganese, etc., a conventional matrix (refractive index: 1.5 to 1.
Although resonance absorption exists in the visible light region even when 8) is used,
By using a matrix of 1.9 or more and 4 or less, it is possible to shift to the long wavelength side of several tens to several hundreds of nm, and it is possible to use at longer wavelengths. On the other hand, when platinum, palladium, nickel, cobalt, rhodium, iridium, etc. are used in the conventional matrix, the resonance absorption exists in the ultraviolet region of a wavelength shorter than the absorption edge of the matrix, and it is impossible to use it as a nonlinear optical material. . However, by using a matrix of 1.9 or more and 4 or less, absorption shifts to the visible light region even in these metals, and it becomes possible to use it as a nonlinear optical material.

【0041】非線形特性については、本発明において|
χ(3)|/αは(2)式の様に示される。
Regarding the non-linear characteristic, in the present invention,
χ (3) | / α is expressed as in equation (2).

【0042】 |χ(3)|/α=nc/ω(9n4/|εm″|3)|χm (3)| (2) χ(3) :3次非線形感受率 α :光吸収係数 c :光速 ω :周波数 εm″ :金属微粒子誘電率の虚部 χm (3) :金属微粒子自身の3次非線形感受率| Χ (3) | / α = nc / ω (9n 4 / | ε m ″ | 3 ) | χ m (3) | (2) χ (3) : third-order nonlinear susceptibility α: optical absorption Coefficient c: Speed of light ω: Frequency ε m ″: Imaginary part of dielectric constant of fine metal particles χ m (3) : Third-order nonlinear susceptibility of fine metal particles themselves

【0043】(2)式からわかるように、マトリックス
の屈折率を大きくすると、|χ(3)|/αは大きくな
る。また、この他に|χ(3)|/αを大きくする要素と
してεm″がある。屈折率を大きくすることによって共
鳴吸収が長波長にシフトし、εm″の波長依存性によっ
て、このεm″が小さくなれば|χ(3)|/αは大きくな
る。これに当てはまる金属として銅と金が挙げられる。
従って、銅と金は屈折率増大の効果の他にεm″の波長
依存性よる効果が加味されて、|χ(3)|/αは非常に
増大される。
As can be seen from the equation (2), when the refractive index of the matrix is increased, | χ (3) | / α increases. In addition to this, there is ε m ″ as a factor for increasing | χ (3) | / α. Resonance absorption shifts to a longer wavelength by increasing the refractive index, and due to the wavelength dependence of ε m ″, The smaller ε m ″, the larger | χ (3) | / α. Copper and gold can be cited as the metals applicable to this.
Therefore, in addition to the effect of increasing the refractive index of copper and gold, the effect due to the wavelength dependence of ε m ″ is added, and | χ (3) | / α is greatly increased.

【0044】また、分散金属粒子の半径として1〜10
0nmが好ましい理由は以下のとおりである。|χ(3)
|/αの値は(2)式からわかる様に金属微粒子誘電率
の虚部の3乗に反比例する。また、金属微粒子誘電率の
虚部は金属微粒子のサイズが小さくなると大きくなる。
従って、|χ(3)|/αの値の大きな非線形光学材料を
得るためには金属微粒子が大きい方が好ましい。しか
し、分散金属微粒子の半径が100nm以上になると光
の散乱等で|χ(3)|/αは減少するので好ましくな
い。また、分散金属微粒子の半径が1nm未満になると
金属微粒子誘電率の虚部の増大によって|χ(3)|/α
が極端に減少し、リン酸塩ガラスを用いた従来の金属微
粒子分散材料との差異が不十分となり好ましくない。従
って、分散金属微粒子の半径は1〜100nmに限定さ
れる。分散金属微粒子の半径は3〜50nmであるのが
好ましい。
Further, the radius of the dispersed metal particles is 1 to 10
The reason why 0 nm is preferable is as follows. | χ (3)
The value of | / α is inversely proportional to the cube of the imaginary part of the dielectric constant of the metal fine particles, as can be seen from the equation (2). Further, the imaginary part of the dielectric constant of the metal fine particles increases as the size of the metal fine particles becomes smaller.
Therefore, in order to obtain a nonlinear optical material having a large value of | χ (3) | / α, it is preferable that the metal fine particles are large. However, when the radius of the dispersed metal fine particles is 100 nm or more, | χ (3) | / α decreases due to light scattering or the like, which is not preferable. Also, when the radius of the dispersed metal fine particles becomes less than 1 nm, the imaginary part of the dielectric constant of the metal fine particles increases, so that | χ (3) | / α
Is extremely reduced, and the difference from the conventional metal fine particle dispersed material using phosphate glass is insufficient, which is not preferable. Therefore, the radius of the dispersed metal fine particles is limited to 1 to 100 nm. The radius of the dispersed metal fine particles is preferably 3 to 50 nm.

【0045】次に、本発明の非線形光学材料の作製法に
ついて詳説する。
Next, the method for producing the nonlinear optical material of the present invention will be described in detail.

【0046】本発明の非線形光学材料の作製には溶融・
熱析出法、イオン注入法、イオン交換法またはスパッタ
法を用いる。
For producing the nonlinear optical material of the present invention, melting
A thermal deposition method, an ion implantation method, an ion exchange method or a sputtering method is used.

【0047】溶融・熱析出法の場合には、前記ガラスの
出発原料と金属微粒子の出発原料と金属微粒子を析出さ
せる際、熱的還元作用を有し、金属微粒子の析出を適確
に行うための成分であるSnOおよび/またはSb23
とを含む混合物を加熱・溶融させてガラス融液としたの
ち、このガラス融液を室温まで冷却して金属元素がイオ
ンまたは原子状としてマトリックス中に溶解している均
一ガラスを得、次いでこのガラスを室温から所定の温度
まで上昇し、この所定の温度で熱処理して金属微粒子を
マトリックスガラス中に析出させることができる。
In the case of the melting / thermal deposition method, when the starting material for the glass and the starting material for the metal fine particles and the metal fine particles are deposited, they have a thermal reducing action, so that the metal fine particles can be deposited accurately. And / or Sb 2 O 3 which is a component of
After heating and melting a mixture containing and to form a glass melt, the glass melt is cooled to room temperature to obtain a uniform glass in which the metal element is dissolved in the matrix in the form of ions or atoms, and then this glass Can be heated from room temperature to a predetermined temperature and heat-treated at this predetermined temperature to precipitate fine metal particles in the matrix glass.

【0048】金属微粒子の出発原料には各金属と各金属
の化合物を用いることができる。銅化合物としては、C
2O、CuO等の酸化物、CuF、CuCl、CuB
r、CuI等のハロゲン化物、CuCO3等の炭酸塩等
を用いることができる。また、銀化合物としては、Ag
2O、AgO等の酸化物、AgF、AgCl、AgB
r、AgI等のハロゲン化物、AgCO3等の炭酸塩等
を用いることができる。また、金化合物としては、Au
23等の酸化物、AuBr3、AuCl3、AuHCl4
等のハロゲン化物を用いることができる。さらに、銅お
よび銀の有機金属化合物を用いることができる。また、
その他の金属の化合物においても、上記銅、銀、金同様
の化合物を用いることができる。また、上記金属化合物
を金属単体に換算して0.1〜10 mol%となるような
割合で含有させることが可能である。
Each metal and a compound of each metal can be used as a starting material for the metal fine particles. As the copper compound, C
u 2 O, oxides such as CuO, CuF, CuCl, CuB
Halides such as r and CuI, and carbonates such as CuCO 3 can be used. Further, as the silver compound, Ag
2 O, oxides such as AgO, AgF, AgCl, AgB
R, halides such as AgI, carbonates such as AgCO 3 and the like can be used. As the gold compound, Au
2 O 3 and other oxides, AuBr 3 , AuCl 3 , AuHCl 4
And the like can be used. In addition, organometallic compounds of copper and silver can be used. Also,
Also in compounds of other metals, compounds similar to the above-mentioned copper, silver and gold can be used. Further, it is possible to contain the above metal compound in a ratio of 0.1 to 10 mol% when converted to a simple metal.

【0049】金属微粒子を析出させる際、熱的還元作用
を有し、金属微粒子の析出を適確に行うための成分とし
ては、SnOおよび/またはSb23を用いることがで
きる。その量は0.1〜10 mol%であるのが好まし
い。
SnO and / or Sb 2 O 3 can be used as a component that has a thermal reducing action when the metal fine particles are deposited and is used for appropriately depositing the metal fine particles. The amount is preferably 0.1 to 10 mol%.

【0050】金属微粒子の析出は、金属微粒子が析出す
る温度域、例えば200〜1000℃で添加した金属お
よび金属化合物に由来する金属イオンが還元作用を有す
るSnイオン(SnOに由来する)および/またはSb
イオン(Sb23に由来する)と反応して金属原子が生
成し、次いでこの金属原子が凝集して結晶核を作り、そ
の結晶が成長することに基づくものである。
The deposition of the metal fine particles is carried out in a temperature range in which the metal fine particles are deposited, for example, Sn ions (derived from SnO) and / or metal ions derived from the metal and the metal compound added at 200 to 1000 ° C. and having a reducing action. Sb
It is based on the fact that a metal atom is generated by reacting with an ion (derived from Sb 2 O 3 ), and then the metal atom aggregates to form a crystal nucleus, and the crystal grows.

【0051】イオン注入法では、通常のイオン注入装置
を用いて、前記のガラスおよび/または結晶のマトリッ
クスに金属イオンを高速で打ち込み、ガラスおよび/ま
たは結晶のマトリックス中に金属成分を含有させ、必要
に応じて熱処理を行い、前記のガラスおよび/または結
晶のマトリックス中に金属微粒子を生成、分散させるこ
とができる。
In the ion implantation method, an ordinary ion implantation apparatus is used to implant metal ions into the glass and / or crystal matrix at a high speed so that the glass and / or crystal matrix contains a metal component. According to the above, heat treatment may be performed to generate and disperse the metal fine particles in the glass and / or crystal matrix.

【0052】イオン交換法では、前記のガラスマトリッ
クスに被交換イオン(例えば、アルカリイオン等)を含
有させた材料を用いて、被交換イオンと金属イオンとを
乾式法または湿式法を用いて交換することによって、前
記ガラスマトリックス中に金属成分を含有させ、必要に
応じて熱処理を行い、前記ガラスマトリックス中に金属
微粒子を生成、分散させることができる。
In the ion exchange method, the material containing the exchanged ions (eg, alkali ions) contained in the glass matrix is used to exchange the exchanged ions with the metal ions by a dry method or a wet method. By so doing, it is possible to cause the glass matrix to contain a metal component and, if necessary, perform heat treatment to generate and disperse the metal fine particles in the glass matrix.

【0053】スパッタ法では、通常のスパッタ装置を用
いて基板(例えば、石英ガラス等)上に、前記のガラス
および/または結晶のマトリックスと金属を交互または
同時に蒸着して金属成分を含有した材料を作製し、必要
に応じて熱処理を行い、前記ガラスおよび/または結晶
のマトリックス中に金属微粒子を生成、分散させること
ができる。
In the sputtering method, the glass and / or crystal matrix and the metal are alternately or simultaneously vapor-deposited on a substrate (for example, quartz glass) using an ordinary sputtering apparatus to deposit a material containing a metal component. It is possible to produce and disperse the metal fine particles in the glass and / or crystal matrix by preparing and performing heat treatment as necessary.

【0054】次に、本発明の非線形光学素子は、上記の
非線形光学材料を用いて作製される各種形態(例えば、
ファブリ・ペロー共振器型、導波路型、光カー・シャッ
ター型)の光スイッチ素子である。上記の非線形光学材
料を用いることによって、高い光学的品質を保ち、極め
て速い応答性能と良好な非線形光学性能を有する非線形
光学素子を提供することができる。
Next, the non-linear optical element of the present invention can be manufactured in various forms (for example, by using the above-mentioned non-linear optical material).
Fabry-Perot resonator type, waveguide type, optical Kerr shutter type) optical switch element. By using the above-mentioned non-linear optical material, it is possible to provide a non-linear optical element which maintains high optical quality and has extremely fast response performance and good non-linear optical performance.

【0055】[0055]

【作用】上記の構成を有する本発明の非線形光学材料
は、屈折率1.9以上、4以下の光学的に等方でかつ透
明なガラスおよび/または結晶中に、半径1〜100n
mの金属微粒子を分散させた構造を有しており、このよ
うな、マトリックス中の光の波長より充分小さい金属微
粒子は、マトリックスの誘電的な閉じ込めによる局所電
場の効果によって大きな非線形感受率性(|χ(3)|)
が発現される。さらに、マトリックスの屈折率を大きく
することによって、屈折率の効果と金属微粒子誘電率虚
部の波長依存性による効果によって、大きな|χ(3)
/αが得られたものである。上記の作用により、本発明
の材料は、従来の金属微粒子分散材料に比べて、2倍以
上大きな|χ(3)|/αの性能を有し、本発明の非線形
光学材料を用いることにより、半導体レーザーの光強度
で動作可能な非線形光学素子を作製することが可能にな
る。
The nonlinear optical material of the present invention having the above structure has a radius of 1 to 100 n in an optically isotropic and transparent glass and / or crystal having a refractive index of 1.9 or more and 4 or less.
m has a structure in which fine metal particles are dispersed, and such fine metal particles that are sufficiently smaller than the wavelength of light in the matrix have a large nonlinear susceptibility (due to the effect of the local electric field due to the dielectric confinement of the matrix ( | χ (3) |)
Is expressed. Furthermore, by increasing the refractive index of the matrix, a large | χ (3) | due to the effect of the refractive index and the wavelength dependence of the imaginary part of the dielectric constant of the metal fine particles
/ Α is obtained. Due to the above action, the material of the present invention has a performance of | χ (3) | / α that is at least twice as large as that of the conventional metal fine particle dispersed material, and by using the nonlinear optical material of the present invention, It becomes possible to fabricate a non-linear optical element that can operate at the light intensity of a semiconductor laser.

【0056】[0056]

【実施例】以下、本発明の実施例に次いて説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【0057】実施例1 (マトリックスとして前記の1
番目のガラスを使用) マトリックスとなるガラスの原料として、29mol%の
23と71mol%のPbOとからなる組成物を用い、
この組成物100mol%に対して、2mol%のSnOを熱
還元成分として、また、1mol%のCu2O(Cuとして
2mol%)を銅微粒子の原料として混合したものを、耐
火性ルツボ中で1,000℃において15分間加熱して
均一なガラス融液とした後、鉄板上にキャストして無色
・透明なガラスを得た。
Example 1 (1 described above as a matrix
The second glass is used) As a raw material for the glass to be the matrix, a composition comprising 29 mol% B 2 O 3 and 71 mol% PbO is used,
To 100 mol% of this composition, 2 mol% of SnO was mixed as a thermal reducing component, and 1 mol% of Cu 2 O ( 2 mol% as Cu) was mixed as a raw material of copper fine particles. After heating at 1,000 ° C. for 15 minutes to form a uniform glass melt, it was cast on an iron plate to obtain colorless and transparent glass.

【0058】次に、得られたガラスを、あらかじめ37
0℃に保持した電気炉の中に入れ、この温度で1時間熱
処理したところ、ガラスは青色に着色していた。
Next, the obtained glass is preliminarily subjected to 37
When the glass was placed in an electric furnace kept at 0 ° C. and heat-treated at this temperature for 1 hour, the glass was colored blue.

【0059】このマトリックスガラスの屈折率を測定し
たところ、nd=2.07であった。 このようにして
得られたガラスをX線回折法を用いて測定したところ、
銅金属結晶ピークが観察され、銅微粒子分散ガラスが得
られたことが確認された。さらに、銅微粒子分散ガラス
中に含まれる銅微粒子の大きさをX線回折法および透過
型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、銅微
粒子の平均半径は29.8nmであった。
When the refractive index of this matrix glass was measured, it was n d = 2.07. When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method,
A copper metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a glass containing copper particles dispersed therein was obtained. Furthermore, when the size of the copper fine particles contained in the copper fine particle-dispersed glass was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius of the copper fine particles was 29.8 nm.

【0060】また、得られた銅微粒子分散ガラスを15
μmの厚さに光学研磨し、その光吸収スペクトルを測定
したところ、図1に実線1で示す様に鋭い銅の表面プラ
ズモン共鳴の吸収ピークが確認された。また、光吸収ピ
ーク位置が608nmと図1に破線2で示すリン酸塩ガ
ラスをマトリックスに用いた従来の銅微粒子分散ガラス
(比較例1)の光吸ピーク位置573nmに比べて35
nmほど長波長側にシフトしており、マトリックス材料
を高屈折率化した効果がみられた。また、縮退四光波混
合法により、光吸収ピーク付近の波長で非線形感受率を
室温において測定したところ、|χ(3)|/αの値は
1.2×10-10esu・cm(|χ(3)|=2.4×10-7es
u,α=2000cm-1)であり、リン酸塩ガラスをマ
トリックスに用いた従来の銅微粒子分散ガラス(比較例
1,微粒子半径29.0nm)の|χ(3)|/αの値
2.8×10-11esuの4倍以上の値を有していた。
Further, the obtained copper fine particle-dispersed glass was used for 15
When the optical absorption spectrum was measured by optical polishing to a thickness of μm, a sharp absorption peak of surface plasmon resonance of copper was confirmed as shown by the solid line 1 in FIG. In addition, the light absorption peak position is 608 nm, which is 35 in comparison with the light absorption peak position 573 nm of the conventional copper fine particle dispersed glass (Comparative Example 1) using the phosphate glass shown in FIG.
The wavelength was shifted to the longer wavelength side by about nm, and the effect of increasing the refractive index of the matrix material was observed. The nonlinear susceptibility was measured at room temperature by the degenerate four-wave mixing method at a wavelength near the optical absorption peak, and the value of | χ (3) | / α was 1.2 × 10 -10 esu · cm (| χ (3) | = 2.4 × 10 -7 es
u, α = 2000 cm −1 ), and the value of | χ (3) | / α of the conventional copper fine particle-dispersed glass (Comparative Example 1, fine particle radius 29.0 nm) using phosphate glass as a matrix. The value was more than 4 times 8 × 10 -11 esu.

【0061】実施例2 (マトリックスとして前記の2
番目のガラスを使用) マトリックスとなるガラスの原料として、18mol%の
Ga23と25mol%のBi23と57mol%のPbOと
からなる組成物を用い、この組成物100mol%に対し
て、2mol%のSb23を熱還元成分として、また、1m
ol%のCu2O(Cuとして2mol%)を銅微粒子の原料
として混合したものを、耐火性ルツボ中で1,050℃
において15分間加熱して均一なガラス融液とした後、
鉄板上にキャストして無色・透明なガラスを得た。その
後、このガラスを430℃,1時間の条件で熱処理した
ところ、ガラスは着色した。
Example 2 (The above 2 was used as a matrix.
The second glass is used.) As a raw material for the glass to be the matrix, a composition consisting of 18 mol% Ga 2 O 3 , 25 mol% Bi 2 O 3 and 57 mol% PbO was used. 2 mol% Sb 2 O 3 as a thermal reducing component,
A mixture of ol% Cu 2 O (2 mol% as Cu) as a raw material for fine copper particles was heated to 1,050 ° C in a refractory crucible.
After heating for 15 minutes to obtain a uniform glass melt,
A colorless and transparent glass was obtained by casting on an iron plate. Then, when this glass was heat-treated at 430 ° C. for 1 hour, the glass was colored.

【0062】このマトリックスガラスの屈折率を測定し
たところ、nd=2.27であった。 このようにして
得られたガラスをX線回折法を用いて測定したところ、
銅金属結晶ピークが観察され、銅微粒子分散ガラスが得
られたことが確認された。さらに、銅微粒子の大きさを
X線回折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて
測定したところ、平均半径は15.0nmであった。さ
らに、この銅微粒子分散ガラスの光吸収特性を実施例1
と同様にして測定したところ、光吸収ピーク位置は62
0nmであった。さらに、非線形感受率を実施例1と同
様にして測定したところ、|χ(3)|/αの値は3.2
×10-10esu・cm(|χ(3)|=4.0×1 0-7esu,α
=1250cm-1)であり、リン酸塩ガラスをマトリッ
クスに用い た銅微粒子分散ガラスの|χ(3)|/α(比
較例1)の11倍以上の値を有する。
The refractive index of this matrix glass was measured and found to be n d = 2.27. When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method,
A copper metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a glass containing copper particles dispersed therein was obtained. Furthermore, when the size of the copper fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 15.0 nm. Furthermore, the light absorption characteristics of this copper fine particle-dispersed glass are shown in Example 1.
The light absorption peak position was 62 when measured in the same manner as
It was 0 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 3.2.
× 10 -10 esu · cm (| χ (3) | = 4.0 × 10 -7 esu, α
= 1250 cm −1 ), which is 11 times or more of | χ (3) | / α (Comparative Example 1) of copper fine particle-dispersed glass using phosphate glass as a matrix.

【0063】実施例3 (マトリックスとして前記の2
番目のガラスを使用) マトリックスとなるガラスの原料として、13mol%の
Ga23と61mol%のBi23と26mol%のCdOと
からなる組成物を用いた以外は、実施例2と同様にして
ガラスを得た。その後、このガラスを430℃,1時間
の条件で熱処理したところ、ガラスは着色した。
Example 3 (The above 2 was used as a matrix.
The second glass is used) Same as in Example 2 except that a composition of 13 mol% Ga 2 O 3 , 61 mol% Bi 2 O 3 and 26 mol% CdO is used as a raw material for the glass serving as the matrix. To obtain glass. Then, when this glass was heat-treated at 430 ° C. for 1 hour, the glass was colored.

【0064】このマトリックスガラスの屈折率を測定し
たところ、nd=2.21であった。 このようにして
得られたガラスをX線回折法を用いて測定したところ、
銅金属結晶ピークが観察され、銅微粒子分散ガラスが得
られたことが確認された。さらに、銅微粒子の大きさを
X線回折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて
測定したところ、平均半径は15.3nmであった。さ
らに、この銅微粒子分散ガラスの光吸収特性を実施例1
と同様にして測定したところ、光吸収ピーク位置は61
6nmであった。さらに、非線形感受率を実施例1と同
様にして測定したところ、|χ(3)|/αの値は2.8
×10-10esu・cm(|χ(3)|=3.4×1 0-7esu,α
=1210cm-1)であり、リン酸塩ガラスをマトリッ
クスに用い た銅微粒子分散ガラスの|χ(3)|/α(比
較例1)の10倍以上の値を有する。
When the refractive index of this matrix glass was measured, it was found that n d = 2.21. When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method,
A copper metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a glass containing copper particles dispersed therein was obtained. Furthermore, when the size of the copper fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 15.3 nm. Furthermore, the light absorption characteristics of this copper fine particle-dispersed glass are shown in Example 1.
The light absorption peak position was 61 when measured in the same manner as
It was 6 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 2.8.
× 10 -10 esu ・ cm (| χ (3) | = 3.4 × 10 -7 esu, α
= 1210 cm -1 ), which is 10 times or more of | χ (3) | / α (Comparative Example 1) of the copper fine particle-dispersed glass using phosphate glass as a matrix.

【0065】実施例4 (マトリックスとして前記の2
番目のガラスを使用) マトリックスとなるガラスの原料として、13mol%の
Ga23と25mol%のBi23と57mol%のPbOと
5mol%のB23とからなる組成物を用いた以外は、実
施例3と同様にしてガラスを得た。その後、このガラス
を440℃,1時間の条件で熱処理したところガラスは
着色した。
Example 4 (The above 2 was used as a matrix.
The second glass was used.) As a raw material for the glass to be the matrix, a composition consisting of 13 mol% Ga 2 O 3 , 25 mol% Bi 2 O 3 , 57 mol% PbO and 5 mol% B 2 O 3 was used. A glass was obtained in the same manner as in Example 3 except for the above. Then, when this glass was heat-treated at 440 ° C. for 1 hour, the glass was colored.

【0066】このマトリックスガラスの屈折率を測定し
たところ、nd=2.24であった。 このようにして
得られたガラスをX線回折法を用いて測定したところ、
銅金属結晶ピークが観察され、銅微粒子分散ガラスが得
られたことが確認された。さらに、銅微粒子の大きさを
X線回折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて
測定したところ、平均半径は14.8nmであった。さ
らに、この銅微粒子分散ガラスの光吸収特性を実施例1
と同様にして測定したところ、光吸収ピーク位置は61
9nmであった。さらに、非線形感受率を実施例1と同
様にして測定したところ、|χ(3)|/αの値は3.0
×10-10esu・cm(|χ(3)|=5.6×1 0-7esu,α
=1860cm-1)であり、リン酸塩ガラスをマトリッ
クスに用い た銅微粒子分散ガラスの|χ(3)|/α(比
較例1)の10倍以上の値を有する。
When the refractive index of this matrix glass was measured, it was found that n d = 2.24. When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method,
A copper metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a glass containing copper particles dispersed therein was obtained. Furthermore, when the size of the copper fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 14.8 nm. Furthermore, the light absorption characteristics of this copper fine particle-dispersed glass are shown in Example 1.
The light absorption peak position was 61 when measured in the same manner as
It was 9 nm. Further, when the non-linear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 3.0.
× 10 -10 esu ・ cm (| χ (3) | = 5.6 × 10 -7 esu, α
= 1860 cm −1 ), which is 10 times or more of | χ (3) | / α (Comparative Example 1) of the copper fine particle-dispersed glass using phosphate glass as a matrix.

【0067】実施例5 (マトリックスとして前記の2
番目のガラスを使用) 実施例3と同様にして同組成のガラスを得た。但し、C
2Oの代わりに2mol%のAg2O(Agとして4mol
%)を用いた。その後、このガラスを420℃,1時間
の条件で熱処理したところ、ガラスは着色した。
Example 5 (The above 2 was used as a matrix.
The second glass was used) A glass having the same composition was obtained in the same manner as in Example 3. However, C
2 mol% Ag 2 O instead of u 2 O (4 mol as Ag
%) Was used. Then, when this glass was heat-treated at 420 ° C. for 1 hour, the glass was colored.

【0068】このようにして得られたガラスをX線回折
法を用いて測定したところ、銀金属結晶ピークが観察さ
れ、銀微粒子分散ガラスが得られたことが確認された。
さらに、銀微粒子の大きさをX線回折法および透過型電
子顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、平均半径
は14.3nmであった。さらに、この銀微粒子分散ガ
ラスの光吸収特性を実施例1と同様にして測定したとこ
ろ、光吸収ピーク位置が516nmとリン酸塩ガラスを
マトリックスに用いた従来の銀微粒子分散ガラス(比較
例2)の光吸ピーク位置430nmに比べて86nmほ
ど長波長側にシフトしており、マトリックス材料を高屈
折率化した効果がみられた。さらに、非線形感受率を実
施例1と同様にして測定したところ、|χ(3)|/αの
値は6.1×10-11esu・cm(|χ(3)|=9.2×10
-8esu,α=1510cm-1)であり、リン酸塩ガラス
をマトリックスに用いた従来の銀微粒子分散ガラス(比
較例2,微粒子半径15.3nm)の|χ(3)|/αの
値2.7×10-11esuの2倍以上の値を有する。
When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method, a silver metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a silver fine particle dispersed glass was obtained.
Furthermore, when the size of the silver fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 14.3 nm. Further, the light absorption characteristics of this silver fine particle-dispersed glass were measured in the same manner as in Example 1. The light absorption peak position was 516 nm and the conventional silver fine particle-dispersed glass using phosphate glass as a matrix (Comparative Example 2). Compared with the light absorption peak position of 430 nm, the wavelength was shifted to the longer wavelength side by about 86 nm, and the effect of increasing the refractive index of the matrix material was observed. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 6.1 × 10 −11 esu · cm (| χ (3) | = 9.2 ×. 10
-8 esu, α = 1510 cm −1 ), and the value of | χ (3) | / α of the conventional silver fine particle-dispersed glass (Comparative Example 2, fine particle radius 15.3 nm) using phosphate glass as the matrix. It has a value more than twice as large as 2.7 × 10 −11 esu.

【0069】実施例6 (マトリックスとして前記の2
番目のガラスを使用) 実施例3と同様にして同組成のガラスを得た。但し、C
2Oの代わりに1mol%のAuCl3(Auとして1mol
%)を用いた。その後、このガラスを470℃,1時間
の条件で熱処理したところ、ガラスは着色した。
Example 6 (The above 2 was used as a matrix.
The second glass was used) A glass having the same composition was obtained in the same manner as in Example 3. However, C
1 mol% AuCl 3 instead of u 2 O (1 mol as Au
%) Was used. Then, when this glass was heat-treated at 470 ° C. for 1 hour, the glass was colored.

【0070】このようにして得られたガラスをX線回折
法を用いて測定したところ、金金属結晶ピークが観察さ
れ、金微粒子分散ガラスが得られたことが確認された。
さらに、金微粒子の大きさをX線回折法および透過型電
子顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、平均半径
は15.1nmであった。また、得られた金微粒子分散
ガラスを200μmの厚さに光学研磨し、その光吸収ス
ペクトルを測定したところ、光吸収ピーク位置が591
nmとリン酸塩ガラスをマトリックスに用いた従来の金
微粒子分散ガラス(比較例3)の光吸ピーク位置545
nmに比べて46nmほど長波長側にシフトしており、
マトリックス材料を高屈折率化した効果がみられた。さ
らに、非線形感受率を実施例1と同様にして測定したと
ころ、|χ(3)|/αの値は2.6×10-11esu・cm(|
χ(3)|=3.9×10-9esu,α=150cm-1)であ
り、リン酸塩ガラスをマトリックスに用いた従来の金微
粒子分散ガラス(比較例3,微粒子半径14.9nm)
の|χ(3)|/αの値5.0×10-12esuの5倍以上の
値を有する。
When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method, a gold metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a glass containing fine gold particles was obtained.
Furthermore, when the size of the fine gold particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 15.1 nm. Further, the obtained gold fine particle-dispersed glass was optically polished to a thickness of 200 μm, and its light absorption spectrum was measured. As a result, the light absorption peak position was 591.
nm of a conventional fine gold particle-dispersed glass (comparative example 3) using a nanometer and a phosphate glass as a matrix, the light absorption peak position 545.
It is shifted to the long wavelength side by about 46 nm compared to nm,
The effect of increasing the refractive index of the matrix material was observed. Further, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 2.6 × 10 −11 esu · cm (|
χ (3) | = 3.9 × 10 −9 esu, α = 150 cm −1 ), and a conventional gold fine particle dispersed glass using a phosphate glass as a matrix (Comparative Example 3, fine particle radius 14.9 nm).
The value of | χ (3) | / α of 5.0 × 10 −12 esu or more.

【0071】実施例7 (マトリックスとして前記の3
番目のガラスを使用) マトリックスとなるガラスの原料として、38mol%の
Bi23と34mol%のPbOと14mol%のZnOと1
4mol%のBaOとからなる組成物を用い、この組成物
100mol%に対して、5mol%のSnOを熱還元成分と
して、また、6mol%のCuを銅微粒子の原料として混
合したものを、耐火性ルツボ中で1,100℃において
15分間加熱して均一なガラス融液とした後、鉄板上に
キャストして無色・透明なガラスを得た。その後、この
ガラスを420℃,16時間の条件で熱処理したとこ
ろ、ガラスは着色した。
Example 7 (3 described above as a matrix
The second glass is used) As a raw material for the glass to be the matrix, 38 mol% Bi 2 O 3 , 34 mol% PbO, 14 mol% ZnO and 1
Using a composition consisting of 4 mol% of BaO, 100 mol% of this composition, 5 mol% of SnO as a thermal reducing component, and 6 mol% of Cu as a raw material of copper fine particles were mixed to obtain fire resistance. After heating in a crucible at 1,100 ° C. for 15 minutes to form a uniform glass melt, it was cast on an iron plate to obtain colorless and transparent glass. Then, when this glass was heat-treated at 420 ° C. for 16 hours, the glass was colored.

【0072】このマトリックスガラスの屈折率を測定し
たところ、nd=2.50であった。 このようにして
得られたガラスをX線回折法を用いて測定したところ、
銅金属結晶ピークが観察され、銅微粒子分散ガラスが得
られたことが確認された。さらに、銅微粒子の大きさを
X線回折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて
測定したところ、平均半径は35.2nmであった。さ
らに、この銅微粒子分散ガラスの光吸収特性を実施例1
と同様にして測定したところ、光吸収ピーク位置は65
0nmであった。さらに、非線形感受率を実施例1と同
様にして測定したところ、|χ(3)|/αの値は8.1
×10-10esu・cm(|χ(3)|=2.5×1 0-6esu,α
=3100cm-1)であり、リン酸塩ガラスをマトリッ
クスに用い た銅微粒子分散ガラスの|χ(3)|/α(比
較例1)の28倍以上の値を有する。
The refractive index of this matrix glass was measured and found to be n d = 2.50. When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method,
A copper metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a glass containing copper particles dispersed therein was obtained. Furthermore, when the size of the copper fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 35.2 nm. Furthermore, the light absorption characteristics of this copper fine particle-dispersed glass are shown in Example 1.
The light absorption peak position was 65 when measured in the same manner as
It was 0 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 8.1.
× 10 -10 esu ・ cm (| χ (3) | = 2.5 × 10 -6 esu, α
= 3100 cm -1 ), which is 28 times or more of | χ (3) | / α (Comparative Example 1) of the copper fine particle-dispersed glass using a phosphate glass as a matrix.

【0073】実施例8 (マトリックスとして前記の3
番目のガラスを使用) マトリックスとなるガラスの原料として、26mol%の
Bi23と39mol%のPbOと23mol%のCdOと1
1mol%のAl23とからなる組成物を用い、実施例7
と同様にしてガラスを得た。但し、Cu2Oの代わりに
1mol%のAuCl3(Auとして1mol%)をSnOの
代わりに2mol%のSb23を用いた。その後、このガ
ラスを450℃,3時間の条件で熱処理したところ、ガ
ラスは着色した。
Example 8 (The above 3 was used as a matrix.
The second glass is used) As a raw material for the glass to be the matrix, 26 mol% Bi 2 O 3 , 39 mol% PbO, 23 mol% CdO and 1
Example 7 using a composition consisting of 1 mol% Al 2 O 3.
A glass was obtained in the same manner as in. However, 1 mol% AuCl 3 (1 mol% as Au) was used instead of Cu 2 O, and 2 mol% Sb 2 O 3 was used instead of SnO. Then, when this glass was heat-treated at 450 ° C. for 3 hours, the glass was colored.

【0074】このマトリックスガラスの屈折率を測定し
たところ、nd=2.42であった。 このようにして
得られたガラスをX線回折法を用いて測定したところ、
金金属結晶ピークが観察され、金微粒子分散ガラスが得
られたことが確認された。さらに、金微粒子の大きさを
X線回折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて
測定したところ、平均半径は16.1nmであった。さ
らに、この金微粒子分散ガラスの光吸収特性を実施例6
と同様にして測定したところ、光吸収ピーク位置は62
8nmであった。さらに、非線形感受率を実施例1と同
様にして測定したところ、|χ(3)|/αの値は5.2
×10-11esu・cm(|χ(3)|=9.7×1 0-9esu,α
=187cm-1)であり、リン酸塩ガラスをマトリック
スに用いた 金微粒子分散ガラスの|χ(3)|/α(比較
例3)の10倍以上の値を有する。
When the refractive index of this matrix glass was measured, it was n d = 2.42. When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method,
A gold metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a glass containing fine gold particles was obtained. Furthermore, when the size of the fine gold particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 16.1 nm. Furthermore, the light absorption characteristics of this gold fine particle-dispersed glass are shown in Example 6.
The light absorption peak position was 62 when measured in the same manner as
It was 8 nm. Further, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 5.2.
× 10 -11 esu · cm (| χ (3) | = 9.7 × 10 -9 esu, α
= 187 cm −1 ), which is 10 times or more of | χ (3) | / α (Comparative Example 3) of the gold fine particle-dispersed glass using a phosphate glass as a matrix.

【0075】実施例9 (マトリックスとして前記の4
番目のガラスを使用) マトリックスとなるガラスの原料として、46mol%の
GeO2と23mol%のBi23と31mol%のTl2Oと
からなる組成物を用い、この組成物100mol%に対し
て、3mol%のSnOを熱還元成分として、また、3mol
%のCu2O(Cuとして6mol%)を銅微粒子の原料と
して混合したものを、耐火性ルツボ中で1,000℃に
おいて15分間加熱して均一なガラス融液とした後、鉄
板上にキャストして無色・透明なガラスを得た。その
後、このガラスを320℃,2時間の条件で熱処理した
ところ、ガラスは着色した。
Example 9 (4 above as matrix
The second glass is used.) As a raw material for the glass to be the matrix, a composition comprising 46 mol% GeO 2 , 23 mol% Bi 2 O 3 and 31 mol% Tl 2 O was used, and the composition was based on 100 mol% of the composition. 3 mol% SnO as a thermal reducing component, 3 mol%
% Cu 2 O (6 mol% as Cu) was mixed as a raw material for the copper fine particles, and the mixture was heated in a refractory crucible at 1,000 ° C. for 15 minutes to form a uniform glass melt, which was then cast on an iron plate. Then, colorless and transparent glass was obtained. Then, when this glass was heat-treated at 320 ° C. for 2 hours, the glass was colored.

【0076】このマトリックスガラスの屈折率を測定し
たところ、nd=2.29であった。 このようにして
得られたガラスをX線回折法を用いて測定したところ、
銅金属結晶ピークが観察され、銅微粒子分散ガラスが得
られたことが確認された。さらに、銅微粒子の大きさを
X線回折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて
測定したところ、平均半径は10.8nmであった。さ
らに、この銅微粒子分散ガラスの光吸収特性を実施例1
と同様にして測定したところ、光吸収ピーク位置は62
1nmであった。さらに、非線形感受率を実施例1と同
様にして測定したところ、|χ(3)|/αの値は2.7
×10-10esu・cm(|χ(3)|=5.7×1 0-7esu,α
=2110cm-1)であり、リン酸塩ガラスをマトリッ
クスに用い た銅微粒子分散ガラスの|χ(3)|/α(比
較例1)の9倍以上の値を有する。
The refractive index of this matrix glass was measured and found to be n d = 2.29. When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method,
A copper metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a glass containing copper particles dispersed therein was obtained. Furthermore, when the size of the copper fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 10.8 nm. Furthermore, the light absorption characteristics of this copper fine particle-dispersed glass are shown in Example 1.
The light absorption peak position was 62 when measured in the same manner as
It was 1 nm. Further, when the non-linear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 2.7.
× 10 -10 esu ・ cm (| χ (3) | = 5.7 × 10 -7 esu, α
= 2110 cm −1 ), which is 9 times or more of | χ (3) | / α (Comparative Example 1) of the copper fine particle-dispersed glass using phosphate glass as a matrix.

【0077】実施例10 (マトリックスとして前記の
4番目のガラスを使用) マトリックスとなるガラスの原料として、48mol%の
GeO2と8mol%のBi23と28mol%のTl2Oと1
6mol%のPbOとからなる組成物を用い、実施例9と
同様にしてガラスを得た。但し、Cu2Oの代わりに6m
ol%のCuCl(Cuとして6mol%)を用いた。その
後、このガラスを300℃,5時間の条件で熱処理した
ところ、ガラスは着色した。
Example 10 (using the above-mentioned fourth glass as a matrix) As a raw material for a glass to be a matrix, 48 mol% of GeO 2 , 8 mol% of Bi 2 O 3 and 28 mol% of Tl 2 O were mixed with 1
A glass was obtained in the same manner as in Example 9 using a composition containing 6 mol% PbO. However, 6m instead of Cu 2 O
ol% CuCl (6 mol% as Cu) was used. Then, when this glass was heat-treated at 300 ° C. for 5 hours, the glass was colored.

【0078】このマトリックスガラスの屈折率を測定し
たところ、nd=2.20であった。 このようにして
得られたガラスをX線回折法を用いて測定したところ、
銅金属結晶ピークが観察され、銅微粒子分散ガラスが得
られたことが確認された。さらに、銅微粒子の大きさを
X線回折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて
測定したところ、平均半径は12.2nmであった。さ
らに、この銅微粒子分散ガラスの光吸収特性を実施例1
と同様にして測定したところ、光吸収ピーク位置は61
3nmであった。さらに、非線形感受率を実施例1と同
様にして測定したところ、|χ(3)|/αの値は2.4
×10-10esu・cm(|χ(3)|=4.7×1 0-7esu,α
=1960cm-1)であり、リン酸塩ガラスをマトリッ
クスに用い た銅微粒子分散ガラスの|χ(3)|/α(比
較例1)の8倍以上の値を有する。
When the refractive index of this matrix glass was measured, it was found that n d = 2.20. When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method,
A copper metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a glass containing copper particles dispersed therein was obtained. Furthermore, when the size of the copper fine particles was measured by an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 12.2 nm. Furthermore, the light absorption characteristics of this copper fine particle-dispersed glass are shown in Example 1.
The light absorption peak position was 61 when measured in the same manner as
It was 3 nm. Further, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 2.4.
× 10 -10 esu · cm (| χ (3) | = 4.7 × 10 -7 esu, α
= 1960 cm −1 ), which is 8 times or more of | χ (3) | / α (Comparative Example 1) of the copper fine particle-dispersed glass using a phosphate glass as a matrix.

【0079】実施例11 (マトリックスとして前記の
4番目のガラスを使用) マトリックスとなるガラスの原料として、51mol%の
GeO2と24mol%のTl2Oと25mol%のPbOとか
らなる組成物を用い、実施例9と同様にしてガラスを得
た。但し、Cu2Oの代わりに2mol%のAg2O(Ag
として4mol%)をSnOの代わりに4mol%のSb23
を用いた。その後、このガラスを310℃,2時間の条
件で熱処理したところ、ガラスは着色した。
Example 11 (Use of the Fourth Glass as the Matrix) As a raw material for the glass to be the matrix, a composition consisting of 51 mol% GeO 2 , 24 mol% Tl 2 O and 25 mol% PbO was used. A glass was obtained in the same manner as in Example 9. However, instead of Cu 2 O, 2 mol% of Ag 2 O (Ag
4 mol%) instead of SnO and 4 mol% of Sb 2 O 3
Was used. Then, when this glass was heat-treated at 310 ° C. for 2 hours, the glass was colored.

【0080】このマトリックスガラスの屈折率を測定し
たところ、nd=2.11であった。 このようにして
得られたガラスをX線回折法を用いて測定したところ、
銀金属結晶ピークが観察され、銀微粒子分散ガラスが得
られたことが確認された。さらに、銀微粒子の大きさを
X線回折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて
測定したところ、平均半径は18.8nmであった。さ
らに、この銀微粒子分散ガラスの光吸収特性を実施例1
と同様にして測定したところ、光吸収ピーク位置は50
3nmであった。さらに、非線形感受率を実施例1と同
様にして測定したところ、|χ(3)|/αの値は6.8
×10-11esu・cm(|χ(3)|=9.0×1 0-8esu,α
=1330cm-1)であり、リン酸塩ガラスをマトリッ
クスに用い た銀微粒子分散ガラスの|χ(3)|/α(比
較例2)の2倍以上の値を有する。
When the refractive index of this matrix glass was measured, it was found that n d = 2.11. When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method,
A silver metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a glass in which silver particles were dispersed was obtained. Furthermore, when the size of the silver fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 18.8 nm. Furthermore, the light absorption characteristics of this silver fine particle-dispersed glass are shown in Example 1.
When measured in the same manner as above, the light absorption peak position is 50
It was 3 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 6.8.
× 10 -11 esu · cm (| χ (3) | = 9.0 × 10 -8 esu, α
= 1330 cm -1 ), which is more than twice the value of | χ (3) | / α (Comparative Example 2) of silver fine particle-dispersed glass using phosphate glass as a matrix.

【0081】実施例12 (マトリックスとして前記の
5番目のガラスを使用) マトリックスとなるガラスの原料として、40mol%の
TiO2と60mol%のPbOとからなる組成物を用い、
この組成物100mol%に対して、0.5mol%のSnO
を熱還元成分として、また、1mol%のCuCO3(Cu
として1mol%)を銅微粒子の原料として混合したもの
を、耐火性ルツボ中で1,400℃において15分間加
熱して均一なガラス融液とした後、鉄板上にキャストし
て無色・透明なガラスを得た。その後、このガラスを5
20℃,3時間の条件で熱処理したところ、ガラスは着
色した。
Example 12 (Use of the above-mentioned fifth glass as a matrix) As a raw material of a glass to be a matrix, a composition consisting of 40 mol% TiO 2 and 60 mol% PbO was used,
0.5 mol% SnO based on 100 mol% of this composition
As a thermal reducing component, and 1 mol% CuCO 3 (Cu
(1 mol%) as a raw material for copper fine particles is heated in a refractory crucible at 1,400 ° C. for 15 minutes to form a uniform glass melt, which is then cast on an iron plate to give a colorless, transparent glass. Got Then, this glass 5
When heat-treated at 20 ° C. for 3 hours, the glass was colored.

【0082】このマトリックスガラスの屈折率を測定し
たところ、nd=2.50であった。 このようにして
得られたガラスをX線回折法を用いて測定したところ、
銅金属結晶ピークが観察され、銅微粒子分散ガラスが得
られたことが確認された。さらに、銅微粒子の大きさを
X線回折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて
測定したところ、平均半径は21.0nmであった。さ
らに、この銅微粒子分散ガラスの光吸収特性を実施例1
と同様にして測定したところ、光吸収ピーク位置は64
1nmであった。さらに、非線形感受率を実施例1と同
様にして測定したところ、|χ(3)|/αの値は7.3
×10-10esu・cm(|χ(3)|=5.5×1 0-7esu,α
=753cm-1)であり、リン酸塩ガラスをマトリック
スに用いた 銅微粒子分散ガラスの|χ(3)|/α(比較
例1)の26倍以上の値を有する。
When the refractive index of this matrix glass was measured, it was n d = 2.50. When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method,
A copper metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a glass containing copper particles dispersed therein was obtained. Furthermore, when the size of the copper fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 21.0 nm. Furthermore, the light absorption characteristics of this copper fine particle-dispersed glass are shown in Example 1.
When measured in the same manner as above, the light absorption peak position was 64.
It was 1 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 7.3.
× 10 -10 esu ・ cm (| χ (3) | = 5.5 × 10 -7 esu, α
= 753 cm −1 ), which is 26 times or more of | χ (3) | / α (Comparative Example 1) of copper fine particle-dispersed glass using phosphate glass as a matrix.

【0083】実施例13 (マトリックスとして前記の
6番目のガラスを使用) マトリックスとなるガラスの原料として、83mol%の
TeO2と17mol%のPbOとからなる組成物を用い、
この組成物100mol%に対して、1mol%のSnOを熱
還元成分として、また、2mol%のCuO(Cuとして
2mol%)を銅微粒子の原料として混合したものを、耐
火性ルツボ中で1,000℃において15分間加熱して
均一なガラス融液とした後、鉄板上にキャストして無色
・透明なガラスを得た。その後、このガラスを380
℃,3時間の条件で熱処理したところ、ガラスは着色し
た。
Example 13 (Use of the sixth glass as the matrix) As a raw material for the glass to be the matrix, a composition comprising 83 mol% TeO 2 and 17 mol% PbO was used.
A mixture of 100 mol% of this composition with 1 mol% of SnO as a thermal reducing component and 2 mol% of CuO (2 mol% as Cu) as a raw material of copper fine particles was mixed in a refractory crucible for 1,000 times. After heating at 0 ° C for 15 minutes to form a uniform glass melt, it was cast on an iron plate to obtain colorless and transparent glass. Then 380 this glass
The glass was colored when heat-treated at a temperature of 3 hours for 3 hours.

【0084】このマトリックスガラスの屈折率を測定し
たところ、nd=2.25であった。 このようにして
得られたガラスをX線回折法を用いて測定したところ、
銅金属結晶ピークが観察され、銅微粒子分散ガラスが得
られたことが確認された。さらに、銅微粒子の大きさを
X線回折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて
測定したところ、平均半径は7.2nmであった。さら
に、この銅微粒子分散ガラスの光吸収特性を実施例1と
同様にして測定したところ、光吸収ピーク位置は610
nmであった。さらに、非線形感受率を実施例1と同様
にして測定したところ、|χ(3)|/αの値は1.7×
10-10esu・cm(|χ(3)|=1.6×10-7esu,α=
942cm-1)であり、リン酸塩ガラスをマトリックス
に用いた銅微粒子分散ガラスの|χ(3)|/α(比較例
1)の6倍以上の値を有する。
When the refractive index of this matrix glass was measured, it was n d = 2.25. When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method,
A copper metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a glass containing copper particles dispersed therein was obtained. Furthermore, when the size of the copper fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 7.2 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of this copper fine particle-dispersed glass were measured in the same manner as in Example 1, the light absorption peak position was 610.
was nm. Further, when the non-linear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 1.7 ×
10 -10 esu · cm (| χ (3) | = 1.6 × 10 -7 esu, α =
942 cm −1 ), which is 6 times or more of | χ (3) | / α (Comparative Example 1) of copper fine particle-dispersed glass using phosphate glass as a matrix.

【0085】実施例14 (マトリックスとして前記の
7番目のガラスを使用) マトリックスとなるガラスの原料として、80mol%の
TeO2と20mol%のBaOとからなる組成物を用い、
この組成物100mol%に対して、2mol%のSnOを熱
還元成分として、また、2mol%のCu2O(Cuとして
4mol%)を銅微粒子の原料として混合したものを、耐
火性ルツボ中で1,200℃において15分間加熱して
均一なガラス融液とした後、鉄板上にキャストして無色
・透明なガラスを得た。その後、このガラスを400
℃,3時間の条件で熱処理したところ、ガラスは着色し
た。
Example 14 (Use of the 7th Glass as the Matrix) As a raw material for the matrix glass, a composition comprising 80 mol% TeO 2 and 20 mol% BaO was used.
To 100 mol% of this composition, 2 mol% of SnO was mixed as a thermal reducing component, and 2 mol% of Cu 2 O (4 mol% as Cu) was mixed as a raw material of copper fine particles. After heating at 200 ° C. for 15 minutes to form a uniform glass melt, it was cast on an iron plate to obtain colorless and transparent glass. Then 400 this glass
The glass was colored when heat-treated at a temperature of 3 hours for 3 hours.

【0086】このマトリックスガラスの屈折率を測定し
たところ、nd=2.15であった。 このようにして
得られたガラスをX線回折法を用いて測定したところ、
銅金属結晶ピークが観察され、銅微粒子分散ガラスが得
られたことが確認された。さらに、銅微粒子の大きさを
X線回折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて
測定したところ、平均半径は25.7nmであった。さ
らに、この銅微粒子分散ガラスの光吸収特性を実施例1
と同様にして測定したところ、光吸収ピーク位置は62
3nmであった。さらに、非線形感受率を実施例1と同
様にして測定したところ、|χ(3)|/αの値は2.9
×10-10esu・cm(|χ(3)|=5.1×1 0-7esu,α
=1760cm-1)であり、リン酸塩ガラスをマトリッ
クスに用い た銅微粒子分散ガラスの|χ(3)|/α(比
較例1)の10倍以上の値を有する。
When the refractive index of this matrix glass was measured, it was found that n d = 2.15. When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method,
A copper metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a glass containing copper particles dispersed therein was obtained. Furthermore, when the size of the copper fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 25.7 nm. Furthermore, the light absorption characteristics of this copper fine particle-dispersed glass are shown in Example 1.
The light absorption peak position was 62 when measured in the same manner as
It was 3 nm. Further, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 2.9.
× 10 -10 esu · cm (| χ (3) | = 5.1 × 10 -7 esu, α
= 1760 cm −1 ), which is 10 times or more of | χ (3) | / α (Comparative Example 1) of copper fine particle dispersed glass using phosphate glass as a matrix.

【0087】実施例15 (マトリックスとして前記の
8番目のガラスを使用) マトリックスとなるガラスの原料として、70mol%の
Bi23と20mol%のCdOと10mol%のB23とか
らなる組成物を用い、この組成物100mol%に対し
て、2mol%のSb23を熱還元成分として、また、2m
ol%のCu2O(Cuとして4mol%)を銅微粒子の原料
として混合したものを、耐火性ルツボ中で1,100℃
において10分間加熱して均一なガラス融液とした後、
鉄板上にキャストして無色・透明なガラスを得た。その
後、このガラスを450℃,1時間の条件で熱処理した
ところ、ガラスは着色した。
Example 15 (Use of the 8th Glass As Matrix) As a raw material for the glass to be a matrix, a composition of 70 mol% Bi 2 O 3 , 20 mol% CdO and 10 mol% B 2 O 3. 2 mol% of Sb 2 O 3 as a thermal reducing component with respect to 100 mol% of this composition.
Mixing ol% Cu 2 O (4 mol% as Cu) as a raw material for copper fine particles in a refractory crucible at 1,100 ° C
After heating for 10 minutes to obtain a uniform glass melt,
A colorless and transparent glass was obtained by casting on an iron plate. Then, when this glass was heat-treated at 450 ° C. for 1 hour, the glass was colored.

【0088】このマトリックスガラスの屈折率を測定し
たところ、nd=2.32であった。 このようにして
得られたガラスをX線回折法を用いて測定したところ、
銅金属結晶ピークが観察され、銅微粒子分散ガラスが得
られたことが確認された。さらに、銅微粒子の大きさを
X線回折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて
測定したところ、平均半径は14.2nmであった。さ
らに、この銅微粒子分散ガラスの光吸収特性を実施例1
と同様にして測定したところ、光吸収ピーク位置は62
3nmであった。さらに、非線形感受率を実施例1と同
様にして測定したところ、|χ(3)|/αの値は3.3
×10-10esu・cm(|χ(3)|=6.8×1 0-7esu,α
=2070cm-1)であり、リン酸塩ガラスをマトリッ
クスに用い た銅微粒子分散ガラスの|χ(3)|/α(比
較例1)の11倍以上の値を有する。
When the refractive index of this matrix glass was measured, it was n d = 2.32. When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method,
A copper metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a glass containing copper particles dispersed therein was obtained. Furthermore, when the size of the copper fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 14.2 nm. Furthermore, the light absorption characteristics of this copper fine particle-dispersed glass are shown in Example 1.
The light absorption peak position was 62 when measured in the same manner as
It was 3 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 3.3.
× 10 -10 esu · cm (| χ (3) | = 6.8 × 10 -7 esu, α
= 2070 cm −1 ), which is 11 times or more of | χ (3) | / α (Comparative Example 1) of the copper fine particle dispersed glass using phosphate glass as a matrix.

【0089】実施例16 (マトリックスとして結晶を
使用) マトリックスにZnSe結晶(nd=2.61)を用
い、イオン注入装置で銅イオン(Cu+)を160ke
Vで、ドーズ量1×1017ions/cm2を注入した。このよ
うにして得られた結晶をX線回折法を用いて測定したと
ころ、ZnSe結晶ピークとともに銅金属結晶ピークが
観察され、ZnSe結晶中に銅微粒子が分散されたこと
が確認された。さらに、銅微粒子の大きさをX線回折法
および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したと
ころ、平均半径は6.5nmであった。さらに、この銅
微粒子分散ZnSe結晶の光吸収特性を測定したとこ
ろ、光吸収ピーク位置は643nmであった。さらに、
非線形感受率を実施例1と同様にして測定したところ、
|χ(3)|/αの値は3.6×10-10esu・cm(|χ(3 )
|=2.5×10-5esu,α=70000cm-1)であ
り、リン酸塩ガラスをマトリックスに用いた銅微粒子分
散ガラスの|χ(3)|/α(比較例1)の12倍以上の
値を有する。
Example 16 (Use of Crystal as Matrix) ZnSe crystal (n d = 2.61) was used as a matrix, and copper ion (Cu + ) was added at 160 ke with an ion implantation apparatus.
A V dose of 1 × 10 17 ions / cm 2 was implanted. When the crystal thus obtained was measured by an X-ray diffraction method, a copper metal crystal peak was observed together with a ZnSe crystal peak, and it was confirmed that copper fine particles were dispersed in the ZnSe crystal. Furthermore, when the size of the copper fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 6.5 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of this copper fine particle-dispersed ZnSe crystal were measured, the light absorption peak position was 643 nm. further,
When the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1,
The value of | χ (3) | / α is 3.6 × 10 -10 esu · cm (| χ (3 )
| = 2.5 × 10 −5 esu, α = 70000 cm −1 ), which is 12 times as high as | χ (3) | / α (Comparative Example 1) of copper fine particle dispersed glass using phosphate glass as a matrix. It has the above value.

【0090】実施例17 (マトリックスとして前記の
3番目のガラスを使用) マトリックスに38mol%のBi23と34mol%のPb
Oと11mol%のZnOと11mol%のBaOと6mol%
のNa2Oからなる組成のガラス(nd=2.45)を用
た。このガラスを300℃の溶融塩(AgNO3-KNO3-NaN
O3)中に100時間浸し、イオン交換法で銀成分をマト
リックスガラス中に含有させた。その後、このガラスを
420℃,1時間の条件で熱処理した。
Example 17 (using the above-mentioned third glass as a matrix) 38 mol% Bi 2 O 3 and 34 mol% Pb were used as a matrix.
O and 11 mol% ZnO and 11 mol% BaO and 6 mol%
A glass having a composition consisting of Na 2 O (n d = 2.45) was used. This glass was melted at 300 ℃ (AgNO 3 -KNO 3 -NaN
It was immersed in O 3 ) for 100 hours and the silver component was contained in the matrix glass by the ion exchange method. Then, this glass was heat-treated at 420 ° C. for 1 hour.

【0091】このようにして得られたガラスをX線回折
法を用いて測定したところ、銀金属結晶ピークが観察さ
れ、銀微粒子分散ガラスが得られたことが確認された。
さらに、銀微粒子の大きさをX線回折法および透過型電
子顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、平均半径
は15.7nmであった。さらに、この銀微粒子分散ガ
ラスの光吸収特性を測定したところ、光吸収ピーク位置
は633nmであった。さらに、非線形感受率を実施例
1と同様にして測定したところ、|χ(3)|/αの値は
6.5×10-11esu・cm(|χ(3)|=5.0×10-8es
u,α=77cm-1)であり、リン酸塩ガラスをマトリ
ックスに用いた銀微粒子分散ガラスの|χ(3)|/α
(比較例2)の2倍以上の値を有する。
When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method, a silver metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a silver fine particle dispersed glass was obtained.
Furthermore, when the size of the silver fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 15.7 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of this silver fine particle-dispersed glass were measured, the light absorption peak position was 633 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 6.5 × 10 −11 esu · cm (| χ (3) | = 5.0 × 10 -8 es
u, α = 77 cm −1 ) and | χ (3) | / α of silver fine particle dispersed glass using phosphate glass as a matrix
It has a value twice or more that of (Comparative Example 2).

【0092】実施例18 (マトリックスとして結晶を
使用) マトリックスにK(Ta,Nb)O3結晶(nd=2.2
9)を用いた。スパッタ装置でアルゴン−水素雰囲気中
石英基板上にK(Ta,Nb)O3と銅を同時スパッタ
し、銅成分を含有したK(Ta,Nb)O3膜を作製し
た。次に、得られた膜を800℃,1時間の条件で熱処
理した。
Example 18 (Crystal is used as matrix) K (Ta, Nb) O 3 crystal (n d = 2.2) is used as a matrix.
9) was used. K (Ta, Nb) O 3 and copper were simultaneously sputtered on a quartz substrate in an argon-hydrogen atmosphere with a sputtering device to form a K (Ta, Nb) O 3 film containing a copper component. Next, the obtained film was heat-treated at 800 ° C. for 1 hour.

【0093】このようにして得られた膜をX線回折法を
用いて測定したところ、K(Ta,Nb)O3結晶ピー
クとともに銅金属結晶ピークが観察され、K(Ta,N
b)O3結晶膜中に銅微粒子が分散されたことが確認さ
れた。さらに、銅微粒子の大きさをX線回折法および透
過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、平
均半径は9.8nmであった。さらに、この銅微粒子分
散K(Ta,Nb)O3結晶膜の光吸収特性を測定した
ところ、光吸収ピーク位置は620nmであった。さら
に、非線形感受率を実施例1と同様にして測定したとこ
ろ、|χ(3)|/αの値は2.6×10-10esu・cm(|χ
(3)|=3.5×10-6esu,α=13500cm-1)で
あり、リン酸塩ガラスをマトリックスに用いた銅微粒子
分散ガラスの|χ(3)|/α(比較例1)の9倍以上の
値を有する。
When the film thus obtained was measured by the X-ray diffraction method, a copper metal crystal peak was observed together with a K (Ta, Nb) O 3 crystal peak, and K (Ta, N
b) It was confirmed that fine copper particles were dispersed in the O 3 crystal film. Furthermore, when the size of the copper fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 9.8 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of this K (Ta, Nb) O 3 crystal film with dispersed copper particles were measured, the light absorption peak position was 620 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 2.6 × 10 −10 esu · cm (| χ
(3) | = 3.5 × 10 −6 esu, α = 13500 cm −1 ) and | χ (3) | / α of the copper fine particle-dispersed glass using phosphate glass as a matrix (Comparative Example 1) 9 times or more.

【0094】実施例19 (マトリックスとして結晶を
使用) マトリックスにBi12Ti312結晶(nd=2.70)
を用いた。スパッタ装置でアルゴン−水素雰囲気中石英
基板上にBi12Ti312と銅を交互にスパッタし、銅
成分を含有したBi12Ti312膜を作製した。次に、
得られた膜を800℃,16間の条件で熱処理した。
Example 19 (Use of Crystal as Matrix) Bi 12 Ti 3 O 12 crystal (n d = 2.70) as matrix
Was used. Bi 12 Ti 3 O 12 and copper were alternately sputtered on a quartz substrate in an argon-hydrogen atmosphere with a sputtering apparatus to form a Bi 12 Ti 3 O 12 film containing a copper component. next,
The obtained film was heat-treated at 800 ° C. for 16 hours.

【0095】このようにして得られた銅微粒子分散Bi
12Ti312結晶膜中に含まれる銅微粒子の大きさを透
過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、平
均半径は47.9nmであった。さらに、この銅微粒子
分散Bi12Ti312結晶膜の光吸収特性を測定したと
ころ、光吸収ピーク位置は705nmであった。さら
に、非線形感受率を実施例1と同様にして測定したとこ
ろ、|χ(3)|/αの値は2.0×10-9esu・cm(|χ
(3)|=2.1×10-5esu,α=10500cm-1)で
あり、リン酸塩ガラスをマトリックスに用いた銅微粒子
分散ガラスの|χ(3)|/α(比較例1)の71倍以上
の値を有する。
Copper fine particle dispersion Bi thus obtained
When the size of the copper fine particles contained in the 12 Ti 3 O 12 crystal film was measured using a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 47.9 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of the Bi 12 Ti 3 O 12 crystal film having the copper particles dispersed therein were measured, the light absorption peak position was 705 nm. Further, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 2.0 × 10 −9 esu · cm (| χ
(3) | = 2.1 × 10 −5 esu, α = 10500 cm −1 ) and | χ (3) | / α of the copper fine particle dispersed glass using phosphate glass as a matrix (Comparative Example 1) 71 times or more.

【0096】実施例20 (マトリックスとして結晶を
使用) マトリックスにPbGeO3結晶(nd=2.02)を、
金属に白金を用いた以外は実施例19と同様にして、白
金成分を含有したPbGeO3膜を作製し、得られた膜
を900℃,1時間の条件で熱処理した。
Example 20 (Using Crystal as Matrix) PbGeO 3 crystal (n d = 2.02) was used as a matrix.
A PbGeO 3 film containing a platinum component was prepared in the same manner as in Example 19 except that platinum was used as the metal, and the obtained film was heat-treated at 900 ° C. for 1 hour.

【0097】このようにして得られた白金微粒子分散P
bGeO3結晶膜中に含まれる白金微粒子の大きさを透
過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、平
均半径は12.5nmであった。さらに、この白金微粒
子分散PbGeO3結晶膜の光吸収特性を測定したとこ
ろ、光吸収ピーク位置は503nmであった。さらに、
非線形感受率を実施例1と同様にして測定したところ、
|χ(3)|/αの値は1.3×10-11esu・cm(|χ(3)
|=4.8×10-8esu,α=3700cm-1)で あっ
た。
Platinum fine particle dispersion P thus obtained
When the size of the platinum fine particles contained in the bGeO 3 crystal film was measured by using a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 12.5 nm. Further, the light absorption characteristics of this platinum fine particle-dispersed PbGeO 3 crystal film were measured, and the light absorption peak position was 503 nm. further,
When the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1,
The value of │χ (3) | / α is 1.3 × 10 -11 esu ・ cm (| χ (3)
| = 4.8 × 10 −8 esu, α = 3700 cm −1 ).

【0098】実施例21 (マトリックスとして結晶を
使用) マトリックスにBi12SiO20結晶(nd=2.54)
を、金属にパラジウムを用いた以外は実施例19と同様
にして、パラジウム成分を含有したBi12SiO20結晶
膜を作製し、得られた膜を800℃,1時間の条件で熱
処理した。
Example 21 (using crystals as a matrix) Bi 12 SiO 20 crystals (n d = 2.54) as a matrix
A Bi 12 SiO 20 crystal film containing a palladium component was prepared in the same manner as in Example 19 except that palladium was used as the metal, and the obtained film was heat-treated at 800 ° C. for 1 hour.

【0099】このようにして得られたパラジウム微粒子
分散Bi12SiO20結晶膜中に含まれるパラジウム微粒
子の大きさを透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定
したところ、平均半径は8.3nmであった。さらに、
このパラジウム微粒子分散Bi12SiO20結晶膜の光吸
収特性を測定したところ、光吸収ピーク位置は572n
mであった。さらに、非線形感受率を実施例1と同様に
して測定したところ、|χ(3)|/αの値は9.8×1
-12esu・cm(|χ(3)|=4.5×10-8esu,α=4
600cm-1)であった。
The size of the palladium fine particles contained in the thus obtained palladium fine particle-dispersed Bi 12 SiO 20 crystal film was measured by using a transmission electron microscope (TEM), and the average radius was 8.3 nm. there were. further,
When the light absorption characteristics of this Bi 12 SiO 20 crystal film with dispersed palladium particles were measured, the light absorption peak position was 572n.
It was m. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 9.8 × 1.
0 -12 esu ・ cm (| χ (3) | = 4.5 × 10 -8 esu, α = 4
It was 600 cm -1 ).

【0100】実施例22 (マトリックスとして結晶を
使用) マトリックスにZnWO4結晶(nd=2.14)を、金
属にニッケルを用いた以外は実施例19と同様にして、
ニッケル成分を含有したZnWO4結晶膜を作製し、得
られた膜を800℃,3時間の条件で熱処理した。
Example 22 (Use of Crystal as Matrix) The procedure of Example 19 was repeated except that ZnWO 4 crystal (n d = 2.14) was used as the matrix and nickel was used as the metal,
A ZnWO 4 crystal film containing a nickel component was produced, and the obtained film was heat-treated at 800 ° C. for 3 hours.

【0101】このようにして得られたニッケル微粒子分
散ZnWO4結晶膜中に含まれるニッケル微粒子の大き
さを透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したとこ
ろ、平均半径は16.1nmであった。さらに、このニ
ッケル微粒子分散ZnWO4結晶膜の光吸収特性を測定
したところ、光吸収ピーク位置は545nmであった。
さらに、非線形感受率を実施例1と同様にして測定した
ところ、|χ(3)|/αの値は1.1×10-12esu・cm
(|χ(3)|=3.1×10-8esu,α=2800c
-1)であった。
The size of the nickel fine particles contained in the thus obtained nickel fine particle-dispersed ZnWO 4 crystal film was measured by using a transmission electron microscope (TEM), and the average radius was 16.1 nm. . Further, when the light absorption characteristics of this nickel fine particle-dispersed ZnWO 4 crystal film were measured, the light absorption peak position was 545 nm.
Further, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 1.1 × 10 −12 esu · cm.
(| Χ (3) | = 3.1 × 10 −8 esu, α = 2800c
m −1 ).

【0102】実施例23 (マトリックスとして結晶を
使用) マトリックスにZnWO4結晶(nd=2.14)を、金
属にイリジウムを用いた以外は実施例19と同様にし
て、イリジウム成分を含有したZnWO4結晶膜を作製
し、得られた膜を700℃,8時間の条件で熱処理し
た。
Example 23 (Use of Crystal as Matrix) ZnWO 4 containing an iridium component was prepared in the same manner as in Example 19 except that ZnWO 4 crystal (n d = 2.14) was used as a matrix and iridium was used as a metal. A four- crystal film was prepared, and the obtained film was heat-treated at 700 ° C. for 8 hours.

【0103】このようにして得られたイリジウム微粒子
分散ZnWO4結晶膜中に含まれるイリジウム微粒子の
大きさを透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定した
ところ、平均半径は43.2nmであった。さらに、こ
のイリジウム微粒子分散ZnWO4結晶膜の光吸収特性
を測定したところ、光吸収ピーク位置は428nmであ
った。さらに、非線形感受率を実施例1と同様にして測
定したところ、|χ(3 )|/αの値は5.6×10-12es
u・cm(|χ(3)|=1.8×10-8esu,α=3200c
-1)であった。
The size of the iridium fine particles contained in the thus obtained iridium fine particle-dispersed ZnWO 4 crystal film was measured with a transmission electron microscope (TEM), and the average radius was 43.2 nm. .. Furthermore, when the light absorption characteristics of this iridium fine particle-dispersed ZnWO 4 crystal film were measured, the light absorption peak position was 428 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3 ) | / α was 5.6 × 10 -12 es.
u · cm (| χ (3) | = 1.8 × 10 −8 esu, α = 3200c
m −1 ).

【0104】実施例24 (マトリックスとして結晶を
使用) マトリックスにY23結晶(nd=1.92)を、金属
に鉄を用いた以外は実施例19と同様にして、鉄微粒子
分散Y23結晶膜を作製した。
[0104] Example 24 Y 2 O 3 crystals in the matrix (the use crystal as the matrix) (n d = 1.92), except for using the iron metal in the same manner as in Example 19, the fine iron particles dispersed Y A 2 O 3 crystal film was prepared.

【0105】このようにして得られた鉄微粒子分散Y2
3結晶膜中に含まれる鉄微粒子の大きさを透過型電子
顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、平均半径は
7.9nmであった。さらに、この鉄微粒子分散Y23
結晶膜の光吸収特性を測定したところ、光吸収ピーク位
置は1060nmであった。さらに、非線形感受率を実
施例1と同様にして測定したところ、|χ(3)|/αの
値は2.6×10-12esu・cm(|χ(3)|=6.8×10
-9esu,α=2600cm-1)であり、シリカガラスを
マトリックスに用いた鉄微粒子分散ガラスの|χ(3)
/α(比較例13)の2倍以上の値を有する。
Iron fine particle dispersion Y 2 thus obtained
When the size of the iron fine particles contained in the O 3 crystal film was measured using a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 7.9 nm. Further, this iron fine particle dispersed Y 2 O 3
When the light absorption characteristics of the crystal film were measured, the light absorption peak position was 1060 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 2.6 × 10 −12 esu · cm (| χ (3) | = 6.8 ×. 10
-9 esu, α = 2600 cm -1 ) and | χ (3) | of iron fine particle dispersed glass using silica glass as a matrix
/ Α (Comparative Example 13) is twice or more.

【0106】実施例25 (マトリックスとして結晶を
使用) マトリックスにY3Ga512結晶(nd=1.93)
を、金属にオスミウムを用いた以外は実施例19と同様
にして、オスミウム微粒子分散Y3Ga512結晶膜を作
製した。
Example 25 (Use of Crystal as Matrix) Y 3 Ga 5 O 12 crystal (n d = 1.93) was used as a matrix.
An osmium fine particle-dispersed Y 3 Ga 5 O 12 crystal film was prepared in the same manner as in Example 19 except that osmium was used as the metal.

【0107】このようにして得られたオスミウム微粒子
分散Y3Ga512結晶膜中に含まれるオスミウム微粒子
の大きさを透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定し
たところ、平均半径は6.2nmであった。さらに、こ
のオスミウム微粒子分散Y3Ga512結晶膜の光吸収特
性を測定したところ、光吸収ピーク位置は1078nm
であった。さらに、非線形感受率を実施例1と同様にし
て測定したところ、|χ(3)|/αの値は1.8×10
-12esu・cm(|χ(3)|=2.7×10-9esu,α=15
00cm-1)であり、シリカガラスをマトリックスに用
いたオスミウム微粒子分散ガラスの|χ(3)|/α(比
較例14)の2倍以上の値を有する。
The size of the osmium fine particles contained in the osmium fine particle-dispersed Y 3 Ga 5 O 12 crystal film thus obtained was measured with a transmission electron microscope (TEM), and the average radius was 6. It was 2 nm. Further, the light absorption characteristics of the Y 3 Ga 5 O 12 crystal film having the osmium particles dispersed therein were measured, and the light absorption peak position was 1078 nm.
Met. Furthermore, when the non-linear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 1.8 × 10 5.
-12 esu ・ cm (| χ (3) | = 2.7 × 10 -9 esu, α = 15
00 cm −1 ), which is more than twice the | χ (3) | / α (Comparative Example 14) of osmium fine particle-dispersed glass using silica glass as a matrix.

【0108】実施例26 (マトリックスとして結晶を
使用) マトリックスにK(Ta,Nb)O3結晶(nd=2.2
9)を、金属に金−銀合金(Au:Ag=19:1;モ
ル比)を用いた以外は実施例19と同様にして、金およ
び銀成分を含有したK(Ta,Nb)O3結晶膜を作製
し、得られた膜を700℃,8時間の条件で熱処理し
た。
Example 26 (Use of Crystal as Matrix) K (Ta, Nb) O 3 crystal (n d = 2.2) was used as a matrix.
9), K (Ta, Nb) O 3 containing gold and silver components was prepared in the same manner as in Example 19 except that a gold-silver alloy (Au: Ag = 19: 1; molar ratio) was used as the metal. A crystal film was prepared, and the obtained film was heat-treated at 700 ° C. for 8 hours.

【0109】このようにして得られた膜をX線回折法を
用いて測定したところ、K(Ta,Nb)O3結晶ピー
クとともにAu19Ag合金結晶ピークが観察され、K
(Ta,Nb)O3結晶膜中にAu−Ag合金微粒子が
分散されたことが確認された。さ らに、Au−Ag合
金微粒子の大きさを透過型電子顕微鏡(TEM)を用い
て測定したところ、平均半径は15.6nmであった。
さらに、このAu−Ag合金微粒子分散K(Ta,N
b)O3結晶膜の光吸収特性を測定したところ、光吸収
ピーク位置は582nmであった。さらに、非線形感受
率を実施例1と同様にして測定したところ、|χ(3)
/αの値は2.8×10-11esu・cm(|χ(3 )|= 1.
2×10-7esu,α=4300cm-1)であり、リン酸
塩ガラスをマトリッ クスに用いた金微粒子分散ガラス
の|χ(3)|/α(比較例3)の5倍以上の値 を有す
る。
When the film thus obtained was measured by X-ray diffractometry, an Au 19 Ag alloy crystal peak was observed together with a K (Ta, Nb) O 3 crystal peak.
It was confirmed that Au—Ag alloy fine particles were dispersed in the (Ta, Nb) O 3 crystal film. Furthermore, when the size of the Au—Ag alloy fine particles was measured using a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 15.6 nm.
Further, this Au-Ag alloy fine particle dispersion K (Ta, N
b) When the light absorption characteristics of the O 3 crystal film were measured,
The peak position was 582 nm. Further, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, it was found that | χ (3) |
The value of / α is 2.8 × 10 −11 esu · cm (| χ (3 ) | = 1.
2 × 10 −7 esu, α = 4300 cm −1 ), which is 5 times or more than | χ (3) | / α (Comparative Example 3) of gold fine particle dispersed glass using phosphate glass as a matrix. Have.

【0110】実施例27 (マトリックスとして結晶を
使用) マトリックスにK(Ta,Nb)O3結晶(nd=2.2
9)を、金属に金−銅合金(Au:Cu=7:3;モル
比)を用いた以外は実施例19と同様にして、金および
銅成分を含有したK(Ta,Nb)O3結晶膜を作製
し、得られた膜を700℃,8時間の条件で熱処理し
た。
Example 27 (Use of Crystal as Matrix) K (Ta, Nb) O 3 crystal (n d = 2.2) was used as a matrix.
In 9), K (Ta, Nb) O 3 containing gold and copper components was prepared in the same manner as in Example 19 except that gold-copper alloy (Au: Cu = 7: 3; molar ratio) was used as the metal. A crystal film was prepared, and the obtained film was heat-treated at 700 ° C. for 8 hours.

【0111】このようにして得られた膜をX線回折法を
用いて測定したところ、K(Ta,Nb)O3結晶ピー
クとともにAu7Cu3合金結晶ピークが観察され、K
(Ta,Nb)O3結晶膜中にAu−Cu合金微粒子が
分散されたことが確認された。さ らに、Au−Cu合
金微粒子の大きさを透過型電子顕微鏡(TEM)を用い
て測定したところ、平均半径は14.8nmであった。
さらに、このAu−Cu合金微粒子分散K(Ta,N
b)O3結晶膜の光吸収特性を測定したところ、光吸収
ピーク位置は599nmであった。さらに、非線形感受
率を実施例1と同様にして測定したところ、|χ(3)
/αの値は1.1×10-10esu・cm(|χ(3 )|= 4.
2×10-7esu,α=3800cm-1)であり、リン酸
塩ガラスをマトリッ クスに用いた金微粒子分散ガラス
の|χ(3)|/α(比較例3)の22倍以上の 値を有す
る。
When the film thus obtained was measured by the X-ray diffraction method, an Au 7 Cu 3 alloy crystal peak was observed together with a K (Ta, Nb) O 3 crystal peak, and K
It was confirmed that Au—Cu alloy fine particles were dispersed in the (Ta, Nb) O 3 crystal film. Furthermore, when the size of the Au—Cu alloy fine particles was measured using a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 14.8 nm.
Furthermore, this Au-Cu alloy fine particle dispersion K (Ta, N
b) When the light absorption characteristics of the O 3 crystal film were measured,
The peak position was 599 nm. Further, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, it was found that | χ (3) |
The value of / α is 1.1 × 10 −10 esu · cm (| χ (3 ) | = 4.
2 × 10 −7 esu, α = 3800 cm −1 ), which is 22 times or more than | χ (3) | / α (Comparative Example 3) of gold fine particle-dispersed glass using phosphate glass as a matrix. Have.

【0112】実施例28 (マトリックスとして結晶を
使用) マトリックスにK(Ta,Nb)O3結晶(nd=2.2
9)を、金属に白金−パラジウム−ロジウム−ルテニウ
ム合金(Pt:Pd:Rh:Ru=43:5:1:1;
モル比)を用いた以外は実施例19と同様にして、白
金、パラジウム、ロジウムおよびルテニウム成分を含有
したK(Ta,Nb)O3結晶膜を作製し、得られた膜
を900℃,8時間の条件で熱処理した。
Example 28 (Use of Crystal as Matrix) K (Ta, Nb) O 3 crystal (n d = 2.2) was used as a matrix.
9) as a metal, platinum-palladium-rhodium-ruthenium alloy (Pt: Pd: Rh: Ru = 43: 5: 1: 1;
A K (Ta, Nb) O 3 crystal film containing platinum, palladium, rhodium and ruthenium components was prepared in the same manner as in Example 19 except that the molar ratio was used. It heat-processed on condition of time.

【0113】このようにして得られた膜をX線回折法を
用いて測定したところ、K(Ta,Nb)O3結晶ピー
クとともにPt43Pd5RhRu合金結晶ピークが観察
され、K(Ta,Nb)O3結晶膜中にPt−Pd−R
h−Ru合金微粒子が分散されたことが確認された。さ
らに、Pt−Pd−Rh−Ru合金微粒子の大きさを透
過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、平
均半径は13.1nmであった。さらに、このPt−P
d−Rh−Ru合金微粒子分散K(Ta,Nb)O3
晶膜の光吸収特性を測定したところ、光吸収ピーク位置
は510nmであった。さらに、非線形感受率を実施例
1と同様にして測定したところ、|χ(3)|/αの値は
1.2×10-11esu・cm(|χ(3)|=4.7×10-8es
u,α=3900cm-1)であった。
When the film thus obtained was measured by an X-ray diffraction method, a Pt 43 Pd 5 RhRu alloy crystal peak was observed together with a K (Ta, Nb) O 3 crystal peak, and K (Ta, Pt-Pd-R in nb) O 3 crystal film
It was confirmed that the h-Ru alloy fine particles were dispersed. Furthermore, when the size of the Pt-Pd-Rh-Ru alloy fine particles was measured using a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 13.1 nm. Furthermore, this Pt-P
When the light absorption characteristics of the d-Rh-Ru alloy fine particle dispersed K (Ta, Nb) O 3 crystal film were measured, the light absorption peak position was 510 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 1.2 × 10 −11 esu · cm (| χ (3) | = 4.7 ×. 10 -8 es
u, α = 3900 cm −1 ).

【0114】実施例29 (マトリックスとして結晶を
使用) マトリックスにBi4Ge312結晶(nd=2.07)
を、金属に銅−亜鉛合金(Cu:Zn=17:3;モル
比)を用いた以外は実施例19と同様にして、銅および
亜鉛成分を含有したBi4Ge312結晶膜を作製し、得
られた膜を750℃,3時間の条件で熱処理した。
Example 29 (Using Crystal as Matrix) Bi 4 Ge 3 O 12 crystal (n d = 2.07) as matrix
The metal copper - zinc alloy; except that (Cu:: Zn = 17 3 molar ratio) was prepared in the same manner as in Example 19, producing a Bi 4 Ge 3 O 12 crystal film containing copper and zinc components Then, the obtained film was heat-treated at 750 ° C. for 3 hours.

【0115】このようにして得られた膜をX線回折法を
用いて測定したところ、Bi4Ge312結晶ピークとと
もにCu17Zn3合金結晶ピークが観察され、Bi4Ge
31 2結晶膜中にCu−Zn合金微粒子が分散されたこ
とが確認された。さらに、Cu−Zn合金微粒子の大き
さを透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したとこ
ろ、平均半径は30.2nmであった。さらに、このC
u−Zn合金微粒子分散Bi4Ge312結晶膜の光吸収
特性を測定したところ、光吸収ピーク位置は588nm
であった。さらに、非線形感受率を実施例1と同様にし
て測定したところ、|χ(3)|/αの値は9.2×10
-11esu・cm(|χ(3)|=5.7×10-7esu,α=62
00cm-1)であり、リン酸塩ガラスをマトリックスに
用いた銅微粒子分散ガラスの|χ(3)|/α(比較例
1)の3倍以上の値を有する。
When the film thus obtained was measured by X-ray diffractometry, a Cu 17 Zn 3 alloy crystal peak was observed together with a Bi 4 Ge 3 O 12 crystal peak, and Bi 4 Ge was observed.
Cu-Zn alloy particles was confirmed to have been dispersed in 3 O 1 2 crystalline film. Furthermore, when the size of the Cu—Zn alloy fine particles was measured using a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 30.2 nm. Furthermore, this C
The light absorption characteristics of the Bi 4 Ge 3 O 12 crystal film containing u-Zn alloy fine particles dispersed therein were measured, and the light absorption peak position was 588 nm.
Met. Further, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 9.2 × 10.
-11 esu ・ cm (| χ (3) | = 5.7 × 10 -7 esu, α = 62
00 cm −1 ), which is three times or more the value of | χ (3) | / α (Comparative Example 1) of copper fine particle-dispersed glass using phosphate glass as a matrix.

【0116】実施例30 (マトリックスとして結晶を
使用) マトリックスにBi12GeO20結晶(nd=2.55)
を、金属に銅−カドミウム合金(Cu:Cd=99:
1;モル比)を用いた以外は実施例19と同様にして、
銅およびカドミウム成分を含有したBi12GeO20結晶
膜を作製し、得られた膜を750℃,3時間の条件で熱
処理した。
Example 30 (Using Crystal as Matrix) Bi 12 GeO 20 crystal (n d = 2.55) as matrix
To the metal copper-cadmium alloy (Cu: Cd = 99:
1; molar ratio) was used in the same manner as in Example 19,
A Bi 12 GeO 20 crystal film containing copper and cadmium components was produced, and the obtained film was heat-treated at 750 ° C. for 3 hours.

【0117】このようにして得られた膜をX線回折法を
用いて測定したところ、Bi12GeO20結晶ピークとと
もにCu99Cd合金結晶ピークが観察され、Bi4Ge3
12結晶膜中にCu−Zn合金微粒子が分散されたこと
が確認された。さらに、Cu−Cd合金微粒子の大きさ
を透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したとこ
ろ、平均半径は34.8nmであった。さらに、この膜
の光吸収特性を測定したところ、光吸収ピーク位置は6
41nmであった。さらに、非線形感受率を測定したと
ころ、|χ(3)|/αの値は7.1×10-10esu・cm(|
χ(3)|=4.2×10-6esu,α=5900cm-1)で
あり、リン酸塩ガラスをマトリックスに用いた銅微粒子
分散ガラスの|χ(3)|/α(比較例1)の25倍以上
の値を有する。
When the film thus obtained was measured by the X-ray diffraction method, a Cu 99 Cd alloy crystal peak was observed together with a Bi 12 GeO 20 crystal peak, and a Bi 4 Ge 3 crystal was observed.
It was confirmed that Cu—Zn alloy fine particles were dispersed in the O 12 crystal film. Furthermore, when the size of the Cu—Cd alloy fine particles was measured using a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 34.8 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of this film were measured, the light absorption peak position was 6
It was 41 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured, the value of | χ (3) | / α was 7.1 × 10 -10 esu · cm (|
χ (3) │ = 4.2 × 10 -6 esu, α = 5900 cm -1 ), and │χ (3) │ / α (copper fine particle dispersed glass using phosphate glass as a matrix ) (Comparative Example 1). ) 25 times or more.

【0118】実施例31 (マトリックスとして結晶を
使用) マトリックスにZnWO4結晶(nd=2.14)を、金
属に銀−アルミニウム合金(Ag:Al=19:1;モ
ル比)を用いた以外は実施例19と同様にして、銀およ
びアルミニウム成分を含有したZnWO4結晶結晶膜を
作製し、得られた膜を850℃,3時間の条件で熱処理
した。
Except for using; (molar ratio 1:: Al = 19 Ag) aluminum alloys - [0118] Example 31 (using the crystal as the matrix) matrix ZnWO 4 crystal (n d = 2.14), metallic silver In the same manner as in Example 19, a ZnWO 4 crystal crystal film containing silver and aluminum components was produced, and the obtained film was heat-treated at 850 ° C. for 3 hours.

【0119】このようにして得られた膜をX線回折法を
用いて測定したところ、ZnWO4結晶ピークとともに
Ag19Al合金結晶ピークが観察され、ZnWO4結晶
膜中にAg−Al合金微粒子が分散されたことが確認さ
れた。さらに、Ag−Al合金微粒子の大きさを透過型
電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、平均半
径は19.1nmであった。さらに、この膜の光吸収特
性を測定したところ、光吸収ピーク位置は485nmで
あった。さらに、非線形感受率を測定したところ、|χ
(3)|/αの値は6.2×10-11esu・cm(|χ(3)|=
4.4×10-7esu,α=7100cm-1)であり、リ
ン酸塩ガラスをマトリックスに用いた銀微粒子分散ガラ
スの|χ(3)|/α(比較例2)の2倍以上の値を有す
る。
When the film thus obtained was measured by X-ray diffractometry, an Ag 19 Al alloy crystal peak was observed together with a ZnWO 4 crystal peak, and Ag-Al alloy fine particles were found in the ZnWO 4 crystal film. It was confirmed that they were dispersed. Furthermore, when the size of the Ag-Al alloy fine particles was measured using a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 19.1 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of this film were measured, the light absorption peak position was 485 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured,
(3) | / α is 6.2 × 10 -11 esu · cm (| χ (3) | =
4.4 × 10 -7 esu, α = 7100 cm −1 ), which is more than twice as high as | χ (3) | / α (Comparative Example 2) of silver fine particle dispersed glass using a phosphate glass as a matrix. Has a value.

【0120】実施例32 (マトリックスとして前記の
4番目のガラスを使用) マトリックスに48mol%のGeO2と8mol%のBi2
3と28mol%のTl2Oと16mol%のPbOからなる組
成のガラス(nd=2.20)を用い、イオン注入装置
で錫イオン(Sn+)を160keVで、ドーズ量2×
1017ions/cm2を注入した。
Example 32 (using the above-mentioned fourth glass as matrix) 48 mol% GeO 2 and 8 mol% Bi 2 O were used as a matrix.
Using glass (n d = 2.20) having a composition of 3 and 28 mol% of Tl 2 O and 16 mol% of PbO, tin ion (Sn + ) is 160 keV and the dose amount is 2 ×.
10 17 ions / cm 2 was injected.

【0121】このようにして得られたガラスをX線回折
法を用いて測定したところ、錫金属結晶ピークが観察さ
れ、ガラス中に錫微粒子が分散されたことが確認され
た。さらに、錫微粒子の大きさをX線回折法および透過
型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、平均
半径は18.3nmであった。さらに、この錫微粒子分
散ガラスの光吸収特性を測定したところ、光吸収ピーク
位置は589nmであった。さらに、非線形感受率を実
施例1と同様にして測定したところ、|χ(3)|/αの
値は2.3×10-11esu・cm(|χ(3)|=1.2×10
-6esu,α=52200cm-1)であり、シリカガラス
をマトリックスに用いた錫微粒子分散ガラスの|χ(3)
|/α(比較例15)の2倍以上の値を有する。
When the glass thus obtained was measured by X-ray diffractometry, a tin metal crystal peak was observed, and it was confirmed that tin fine particles were dispersed in the glass. Furthermore, when the size of the tin fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 18.3 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of this tin fine particle-dispersed glass were measured, the light absorption peak position was 589 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 2.3 × 10 −11 esu · cm (| χ (3) | = 1.2 × 10
-6 esu, alpha = a 52200cm -1), the silica glass fine particles of tin dispersion glass used in the matrix | chi (3)
It has a value more than twice as large as | / α (Comparative Example 15).

【0122】実施例33 (マトリックスとして前記の
9番目のガラスを使用) マトリックスに、ガラスの原料として、90mol%のA
23と10mol%のSb23からなる組成物(As3
6at%,Sb4at%,AsとSbの合量40at
%,S 60at%)を、石英容器の中に封入して、1
時間当たり100℃の昇温速度で400℃まで加熱し、
400℃で6時間保持した後、ふたたび、1時間当たり
100℃の昇温速度で700℃まで加熱し、700℃で
12時間保持した後、室温まで冷却して得たガラス(n
d=2.55)を用い、イオン注入装置 でコバルトイオ
ン(Co+)を160keVで、ドーズ量2×1017ion
s/cm2を 注入した。
Example 33 (Using the 9th Glass Above as the Matrix) As a raw material for the glass, 90 mol% of A was used as the matrix.
A composition consisting of s 2 S 3 and 10 mol% Sb 2 S 3 (As3
6at%, Sb 4at%, total amount of As and Sb 40at
%, S 60 at%), and then seal it in a quartz container.
Heat to 400 ° C at a heating rate of 100 ° C per hour,
After holding at 400 ° C. for 6 hours, it was heated again to 700 ° C. at a heating rate of 100 ° C. per hour, held at 700 ° C. for 12 hours, and then cooled to room temperature to obtain a glass (n
d = 2.55), cobalt ion (Co + ) is 160 keV with an ion implanter, and the dose is 2 × 10 17 ion.
s / cm 2 was injected.

【0123】このようにして得られたコバルト微粒子分
散ガラス中に含まれるコバルト微粒子の大きさを透過型
電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、平均半
径は9.5nmであった。さらに、このコバルト微粒子
分散ガラスの光吸収特性を測定したところ、光吸収ピー
ク位置は632nmであった。さらに、非線形感受率を
実施例1と同様にして測定したところ、|χ(3)|/α
の値は6.4×10-12esu・cm(|χ(3)|=1.6×1
-7esu,α=25000cm-1)であった。
The size of the cobalt fine particles contained in the thus obtained cobalt fine particle-dispersed glass was measured with a transmission electron microscope (TEM), and the average radius was 9.5 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of this cobalt fine particle dispersed glass were measured, the light absorption peak position was 632 nm. Further, when the non-linear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, | χ (3) | / α
The value of is 6.4 × 10 -12 esu ・ cm (│χ (3) | = 1.6 × 1
It was 0 −7 esu, α = 25000 cm −1 ).

【0124】実施例34 (マトリックスとして前記の
1番目のガラスを使用) マトリックスに29mol%のB23と71mol%のPbO
からなる組成のガラス(nd=2.07)を用い、イオ
ン注入装置でマンガンイオン(Mn+)を160keV
で、ドーズ量1×1017ions/cm2を注入した。
Example 34 (using the above-mentioned first glass as a matrix) 29 mol% B 2 O 3 and 71 mol% PbO were used as a matrix.
Glass having a composition of (n d = 2.07) and 160 keV of manganese ions (Mn + ) in an ion implanter.
Then, a dose amount of 1 × 10 17 ions / cm 2 was implanted.

【0125】このようにして得られたガラスをX線回折
法を用いて測定したところ、マンガン金属結晶ピークが
観察され、ガラス中にマンガン微粒子が分散されたこと
が確認された。さらに、マンガン微粒子の大きさをX線
回折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定
したところ、平均半径は13.1nmであった。さら
に、このマンガン微粒子分散ガラスの光吸収特性を測定
したところ、光吸収ピーク位置は765nmであった。
さらに、非線形感受率を実施例1と同様にして測定した
ところ、|χ(3)|/αの値は6.8×10-12esu・cm
(|χ(3)|=1.9×10-7esu,α=28000cm
-1)であり、シリケートガラスをマトリックスに用いた
マンガン微粒子分散ガラスの|χ(3)|/α(比較例1
7)の3倍以上の値を有する。
When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method, a manganese metal crystal peak was observed, and it was confirmed that manganese fine particles were dispersed in the glass. Furthermore, when the size of the manganese fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 13.1 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of this manganese fine particle-dispersed glass were measured, the light absorption peak position was 765 nm.
Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 6.8 × 10 −12 esu · cm.
(| Χ (3) | = 1.9 × 10 -7 esu, α = 28000 cm
−1 ), and | χ (3) | / α of manganese fine particle dispersed glass using silicate glass as a matrix (Comparative Example 1)
It has a value more than 3 times that of 7).

【0126】実施例35 (マトリックスとして結晶を
使用) マトリックスにY3Ga512結晶(nd=1.93)を
用い、イオン注入装置でタングステンイオン(W+)を
160keVで、ドーズ量1×1016ions/cm2を注入し
た。
Example 35 (Use of Crystal as Matrix) Y 3 Ga 5 O 12 crystal (n d = 1.93) was used as a matrix, and tungsten ions (W + ) were applied at 160 keV by an ion implanter at a dose of 1 × 10 16 ions / cm 2 was implanted.

【0127】このようにして得られたタングステン微粒
子分散Y3Ga512結晶中に含まれるタングステン微粒
子の大きさを透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定
したところ、平均半径は15.6nmであった。さら
に、このタングステン微粒子分散Y3Ga512結晶の光
吸収特性を測定したところ、光吸収ピーク位置は112
1nmであった。さらに、非線形感受率を実施例1と同
様にして測定したところ、|χ(3)|/αの値は2.1
×10-12esu・cm(|χ(3)|=2.3×10-8esu,α
=11000cm-1)であり、シリカガラスをマトリッ
クスに用いたタングステン微粒子分散ガラスの|χ(3)
|/α(比較例18)の2倍以上の値を有する。
When the size of the tungsten fine particles contained in the thus obtained tungsten fine particle-dispersed Y 3 Ga 5 O 12 crystal was measured by using a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 15.6 nm. Met. Furthermore, when the light absorption characteristics of this tungsten fine particle-dispersed Y 3 Ga 5 O 12 crystal were measured, the light absorption peak position was 112.
It was 1 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 2.1.
× 10 -12 esu ・ cm (| χ (3) | = 2.3 × 10 -8 esu, α
= 11000 cm -1 ), and | χ (3) of the tungsten fine particle dispersed glass using silica glass as the matrix
It has a value of 2 times or more of | / α (Comparative Example 18).

【0128】実施例36 (マトリックスとして結晶を
使用) マトリックスにGaP結晶(nd=3.35)を用い、
イオン注入装置でモリブデンイオン(Mo+)を160
keVで、ドーズ量5×1016ions/cm2を注入した。
Example 36 (Using Crystal as Matrix) GaP crystal (n d = 3.35) was used as a matrix,
The molybdenum ion (Mo + ) is 160
A dose amount of 5 × 10 16 ions / cm 2 was implanted at keV.

【0129】このようにして得られたモリブデン微粒子
分散GaP結晶中に含まれるモリブデン微粒子の大きさ
を透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したとこ
ろ、平均半径は22.4nmであった。さらに、このモ
リブデン微粒子分散GaP結晶の光吸収特性を測定した
ところ、光吸収ピーク位置は1170nmであった。さ
らに、非線形感受率を実施例1と同様にして測定したと
ころ、|χ(3)|/αの値は2.4×10-12esu・cm(|
χ(3)|=7.2×10-8esu,α=30000cm-1
であり、シリカガラスをマトリックスに用いたモリブデ
ン微粒子分散ガラスの|χ(3)|/α(比較例19)の
2倍以上の値を有する。
The size of the molybdenum fine particles contained in the thus-obtained molybdenum fine particle-dispersed GaP crystal was measured with a transmission electron microscope (TEM), and the average radius was 22.4 nm. Further, when the light absorption characteristics of this molybdenum fine particle-dispersed GaP crystal were measured, the light absorption peak position was 1170 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 2.4 × 10 −12 esu · cm (|
χ (3) | = 7.2 × 10 -8 esu, α = 30000 cm -1 )
Which is more than twice the value of | χ (3) | / α (Comparative Example 19) of the glass containing molybdenum fine particles using silica glass as the matrix.

【0130】実施例37 (光双安定スイッチの作製) 実施例12と同様に作製した非線形光学材料(厚さ15
μm)の両面に反射防止膜を蒸着した後、ミラーの反射
率90%、共振器長100μmのファブリ・ペロー共振
器に挿入し、光双安定スイッチ素子を作製した。
Example 37 (Production of Optical Bistable Switch) Non-linear optical material (thickness 15) produced in the same manner as in Example 12.
An anti-reflection film was vapor-deposited on both sides of the mirror, and the film was inserted into a Fabry-Perot resonator having a mirror reflectance of 90% and a resonator length of 100 μm to fabricate an optical bistable switching element.

【0131】次に、この素子に640nmの光を入射
し、入射光および共振器からの出射光の同一パルスに対
する時間波形を観測した。その結果、光双安定スイッチ
動作が観測され、スイッチに要する時間は、オン・オフ
ともに2psecであり、この素子は極めて高速スイッ
チ性能を有する。
Next, light of 640 nm was made incident on this device, and the time waveforms of the incident light and the light emitted from the resonator for the same pulse were observed. As a result, an optical bistable switching operation was observed, and the time required for switching was 2 psec both on and off, and this element has extremely high-speed switching performance.

【0132】実施例38 (導波路型の素子の作製) 石英基板上にまず1μmのボロシリケイトガラスを導波
路層としてスパッタし、次に、実施例18と同様に銅微
粒子分散K(Ta,Nb)O3結晶膜を300nm形成
し、導波路型の素子を作製した。
Example 38 (Fabrication of Waveguide-Type Element) First, 1 μm borosilicate glass was sputtered as a waveguide layer on a quartz substrate, and then copper fine particle dispersion K (Ta, Nb) was used as in Example 18. ) An O 3 crystal film was formed to a thickness of 300 nm to produce a waveguide type device.

【0133】次に、この素子の導波路に620nmの光
を入射した。導波モード励起のためプリズム・カップラ
法を用いた。次に、620nmの光を基板に垂直な方向
から照射すると、もともと導波路層を通っていた光の強
度が10倍以上に増加される。この光による光学変調は
銅微粒子分散K(Ta,Nb)O3結晶における高速応
答特性を示している。スイッチに要する時間は、オン・
オフともに1psec未満であった。
Next, light of 620 nm was made incident on the waveguide of this device. The prism-coupler method was used for guided mode excitation. Next, when 620 nm light is irradiated from the direction perpendicular to the substrate, the intensity of the light originally passing through the waveguide layer is increased ten times or more. The optical modulation by this light shows a high-speed response characteristic in the copper fine particle dispersed K (Ta, Nb) O 3 crystal. The time it takes to switch is
Both off were less than 1 psec.

【0134】比較例1 (マトリックスとして従来のリ
ン酸塩系ガラスを使用) マトリックスとなるガラスの原料として、50mol%の
25と50mol%のBaOとからなる組成物を用い、
この組成物100mol%に対して、6mol%のSnOを熱
還元成分として、また、6mol%のCu2O(Cuとして
12mol%)を銅微粒子の原料として混合したものを、
耐火性ルツボ中で1,200℃において15分間加熱し
て均一なガラス融液とした以外は実施例1と同様にして
ガラスを得た。 次に、このガラスを440℃,16時
間の条件で熱処理したところ、ガラスは赤色に着色し
た。
Comparative Example 1 (Using Conventional Phosphate Glass as the Matrix) As a raw material for the matrix glass, a composition of 50 mol% P 2 O 5 and 50 mol% BaO was used.
A mixture of 100 mol% of this composition with 6 mol% of SnO as a thermal reducing component and 6 mol% of Cu 2 O (12 mol% as Cu) as a raw material of copper fine particles,
A glass was obtained in the same manner as in Example 1 except that a uniform glass melt was obtained by heating in a refractory crucible at 1,200 ° C. for 15 minutes. Next, when this glass was heat-treated at 440 ° C. for 16 hours, the glass was colored red.

【0135】このようにして得られたガラスをX線回折
法を用いて測定したところ、実施例1と同様に銅金属結
晶ピークが観察され、銅微粒子分散ガラスが得られたこ
とが確認された。さらに、銅微粒子の大きさをX線回折
法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定した
ところ、平均半径は29.0nmであった。
When the glass thus obtained was measured by X-ray diffractometry, a copper metal crystal peak was observed in the same manner as in Example 1 and it was confirmed that a glass having copper fine particles dispersed therein was obtained. . Furthermore, when the size of the copper fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 29.0 nm.

【0136】また、この銅微粒子分散ガラスの光吸収特
性を実施例1と同様にして測定したところ、図1の破線
2で示す様に、光吸収ピーク位置が573nmであっ
た。さらに、非線形感受率を実施例1と同様にして測定
したところ、|χ(3)|/αの値は2.8×10-11esu・
cm(|χ(3)|=5.8×10-8esu,α=2100cm
-1)であった。
When the light absorption characteristics of this copper fine particle dispersed glass were measured in the same manner as in Example 1, the light absorption peak position was 573 nm as shown by the broken line 2 in FIG. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 2.8 × 10 −11 esu ·
cm (| χ (3) | = 5.8 × 10 -8 esu, α = 2100 cm
-1 ).

【0137】比較例2 (マトリックスとして従来のリ
ン酸塩系ガラスを使用) 比較例1と同様にして同組成のガラスを得た。但し、6
mol%のCu2Oの代わりに4mol%のAg2Oを用いた。
その後、このガラスを540℃,6時間の条件で熱処理
したところ、ガラスは着色した。
Comparative Example 2 (Using Conventional Phosphate Glass as the Matrix) In the same manner as in Comparative Example 1, a glass having the same composition was obtained. However, 6
Instead of mol% Cu 2 O, 4 mol% Ag 2 O was used.
Then, when this glass was heat-treated at 540 ° C. for 6 hours, the glass was colored.

【0138】このようにして得られたガラスをX線回折
法を用いて測定したところ、実施例5と同様に銀金属結
晶ピークが観察され、銀微粒子分散ガラスが得られたこ
とが確認された。さらに、銀微粒子の大きさをX線回折
法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定した
ところ、平均半径は15.3nmであった。
When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method, a silver metal crystal peak was observed in the same manner as in Example 5, and it was confirmed that a silver fine particle dispersed glass was obtained. . Furthermore, when the size of the silver fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 15.3 nm.

【0139】また、この銀微粒子分散ガラスの光吸収特
性を実施例1と同様にして測定したところ、光吸収ピー
ク位置は430nmであった。さらに、非線形感受率を
実施例1と同様にして測定したところ、|χ(3)|/α
の値は2.7×10-11esu・cm(|χ(3)|=4.6×1
-8esu,α=1700cm-1)であった。
When the light absorption characteristics of this silver fine particle dispersed glass were measured in the same manner as in Example 1, the light absorption peak position was 430 nm. Further, when the non-linear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, | χ (3) | / α
The value of is 2.7 × 10 -11 esu ・ cm (| χ (3) | = 4.6 × 1
It was 0 -8 esu, α = 1700 cm -1 ).

【0140】比較例3 (マトリックスとして従来のリ
ン酸塩系ガラスを使用) 比較例1と同様にして同組成のガラスを得た。但し、6
mol%のSnOの代わりに2mol%のSb23を6mol%
のCu2Oの代わりに1mol%のAuCl3を用いた。そ
の後、このガラスを520℃,16時間の条件で熱処理
したところ、ガラスは着色した。
Comparative Example 3 (Using Conventional Phosphate Glass as the Matrix) In the same manner as in Comparative Example 1, a glass having the same composition was obtained. However, 6
6 mol% of Sb 2 O 3 of 2 mol% in place of SnO of mol%
1 mol% AuCl 3 was used in place of Cu 2 O. Then, when this glass was heat-treated at 520 ° C. for 16 hours, the glass was colored.

【0141】このようにして得られたガラスをX線回折
法を用いて測定したところ、実施例6と同様に金金属結
晶ピークが観察され、金微粒子分散ガラスが得られたこ
とが確認された。さらに、金微粒子の大きさをX線回折
法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定した
ところ、平均半径は14.9nmであった。
When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method, a gold metal crystal peak was observed in the same manner as in Example 6, and it was confirmed that a gold fine particle-dispersed glass was obtained. . Furthermore, when the size of the gold fine particles was measured by an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 14.9 nm.

【0142】また、この金微粒子分散ガラスの光吸収特
性を実施例6と同様にして測定したところ、光吸収ピー
ク位置は545nmであった。さらに、非線形感受率を
実施例1と同様にして測定したところ、|χ(3)|/α
の値は5.0×10-12esu・cm(|χ(3)|=8.4×1
-10esu,α=168cm-1)であった。
When the light absorption characteristics of this gold fine particle-dispersed glass were measured in the same manner as in Example 6, the light absorption peak position was 545 nm. Further, when the non-linear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, | χ (3) | / α
The value of is 5.0 × 10 -12 esu ・ cm (| χ (3) | = 8.4 × 1
It was 0 -10 esu, α = 168 cm -1 ).

【0143】比較例4 マトリックスとなるガラスの原料として、本発明の限定
範囲をはずれる60mol%のB23と、本発明の限定範
囲をはずれる40mol%のPbOとからなる組成物を用
い、この組成物100mol%に対して、2mol%のSnO
を熱還元成分として、また、1mol%のCu2O(Cuと
して2mol%)を銅微粒子の原料として混合した以外は
実施例1と同様にしてガラスを得た。その後、このガラ
スを400℃,1時間の条件で熱処理したところ、ガラ
スは着色した。
COMPARATIVE EXAMPLE 4 As a raw material for the glass to be the matrix, a composition comprising 60 mol% B 2 O 3 outside the range of the present invention and 40 mol% PbO outside the range of the present invention was used. 2 mol% SnO based on 100 mol% of the composition
A glass was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1 mol% of Cu 2 O ( 2 mol% as Cu) was mixed as a raw material of copper fine particles. Then, when this glass was heat-treated at 400 ° C. for 1 hour, the glass was colored.

【0144】このマトリックスガラスの屈折率を測定し
たところ、nd=1.77であった。 このようにして
得られたガラスをX線回折法を用いて測定したところ、
銅金属結晶ピークが観察され、銅微粒子分散ガラスが得
られたことが確認された。さらに、銅微粒子の大きさを
X線回折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて
測定したところ、平均半径は30.5nmであった。
When the refractive index of this matrix glass was measured, it was found that n d = 1.77. When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method,
A copper metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a glass containing copper particles dispersed therein was obtained. Furthermore, when the size of the copper fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 30.5 nm.

【0145】また、この銅微粒子分散ガラスの光吸収特
性を実施例1と同様にして測定したところ、光吸収ピー
ク位置は576nmであった。さらに、非線形感受率を
実施例1と同様にして測定したところ、|χ(3)|/α
の値は3.2×10-11esu・cm(|χ(3)|=4.2×1
-8esu,α=1310cm-1)であり、リン酸塩ガラ
スをマトリックスに用いた銅微粒子分散ガラスの|χ
(3)|/α(比較例1)と同程度であり、光学的非線形
感受率に差異はなかった。
When the light absorption characteristics of this copper fine particle dispersed glass were measured in the same manner as in Example 1, the light absorption peak position was 576 nm. Further, when the non-linear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, | χ (3) | / α
The value of is 3.2 × 10 -11 esu ・ cm (| χ (3) | = 4.2 × 1
0 -8 esu, α = 1310 cm -1 ), and | χ of a copper fine particle dispersed glass using phosphate glass as a matrix
(3) Similar to | / α (Comparative Example 1), and there was no difference in the optical nonlinear susceptibility.

【0146】比較例5 マトリックスとなるガラスの原料として、本発明の限定
範囲(10〜70mol%)をはずれる5mol%のGa23
と、35mol%のBi23と、60mol%のPbOとから
なる組成物を用い、この組成物100mol%に対して、
2mol%のSb23を熱還元成分として、また、1mol%
のCu2O(Cuとして2mol%)を銅微粒子の原料とし
て混合した以外は実施例2と同様にしてガラスを得た。
その後、このガラスを430℃,1時間の条件で熱処理
した。
Comparative Example 5 As a raw material of glass to be a matrix, 5 mol% of Ga 2 O 3 which is out of the limited range (10 to 70 mol%) of the present invention.
And a composition consisting of 35 mol% of Bi 2 O 3 and 60 mol% of PbO.
2 mol% Sb 2 O 3 as a thermal reducing component, and 1 mol%
Glass was obtained in the same manner as in Example 2 except that Cu 2 O (2 mol% as Cu) was mixed as a raw material for the copper fine particles.
Then, this glass was heat-treated at 430 ° C. for 1 hour.

【0147】このようにして得られたガラスをX線回折
法を用いて測定したところ、銅金属結晶微粒子の析出は
確認できず、その代わりにガラスの結晶化が認められ
た。
When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method, precipitation of copper metal crystal fine particles could not be confirmed, but crystallization of the glass was observed instead.

【0148】比較例6 マトリックスに60mol%のSi02と20mol%のB2
3と10mol%のNa2Oと10mol%のAl23からなる
組成のガラス(nd=1.50)を用いた。このガラス
にイオン注入装置で銅イオン(Cu+)を160keV
で、ドーズ量1×1017ions/cm2を注入した。次に、得
られたガラスを500℃,8時間の条件で熱処理した。
Comparative Example 6 60 mol% SiO 2 and 20 mol% B 2 O were used as a matrix.
A glass (n d = 1.50) having a composition of 3 and 10 mol% Na 2 O and 10 mol% Al 2 O 3 was used. Copper ion (Cu + ) was added to this glass with an ion implanter at 160 keV
Then, a dose amount of 1 × 10 17 ions / cm 2 was implanted. Next, the obtained glass was heat-treated at 500 ° C. for 8 hours.

【0149】このようにして得られたガラスをX線回折
法を用いて測定したところ、銅金属結晶ピークが観察さ
れ、銅微粒子分散ガラスが得られたことが確認された。
さらに、銅微粒子の大きさをX線回折法および透過型電
子顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、平均半径
は16.8nmであった。さらに、この銅微粒子分散ガ
ラスの光吸収特性を測定したところ、光吸収ピーク位置
は565nmであった。さらに、非線形感受率を実施例
1と同様にして測定したところ、|χ(3)|/αの値は
5.1×10-12esu・cm(|χ(3)|=2.1×10-7es
u,α=41000cm-1)であり、リン酸塩ガラスを
マトリックスに用いた銅微粒子分散ガラスの|χ(3)
/α(比較例1)の0.2倍であった。
When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method, a copper metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a copper fine particle-dispersed glass was obtained.
Furthermore, when the size of the copper fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 16.8 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of this copper fine particle-dispersed glass were measured, the light absorption peak position was 565 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 5.1 × 10 −12 esu · cm (| χ (3) | = 2.1 × 10 -7 es
u, α = 41000 cm −1 ) and | χ (3) | of copper fine particle dispersed glass using phosphate glass as a matrix
/ Α (comparative example 1) was 0.2 times.

【0150】比較例7 実施例2と同様にして同組成のガラスを得た。その後、
このガラスを350℃,3時間の条件で熱処理したとこ
ろ、ガラスは着色した。
Comparative Example 7 A glass having the same composition was obtained as in Example 2. afterwards,
When this glass was heat-treated at 350 ° C. for 3 hours, the glass was colored.

【0151】このようにして得られたガラスをX線回折
法を用いて測定したところ、銅金属結晶ピークが観察さ
れ、銅微粒子分散ガラスが得られたことが確認された。
さらに、銅微粒子の大きさをX線回折法および透過型電
子顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、平均半径
は0.7nmであった。さらに、この銅微粒子分散ガラ
スの光吸収特性を実施例1と同様にして測定したとこ
ろ、光吸収ピーク位置は563nmであった。さらに、
非線形感受率を実施例1と同様にして測定したところ、
|χ(3)|/αの値は8.4×10-12esu・cm(|χ(3)
|=2.7×10- 9esu,α=320cm-1)であり、
リン酸塩ガラスをマトリックスに用いた銅微粒子分散ガ
ラスの|χ(3)|/α(比較例1)の0.3倍であっ
た。
When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method, a copper metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a copper fine particle-dispersed glass was obtained.
Furthermore, when the size of the copper fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 0.7 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of this copper fine particle-dispersed glass were measured in the same manner as in Example 1, the light absorption peak position was 563 nm. further,
When the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1,
The value of │χ (3) | / α is 8.4 × 10 -12 esu ・ cm (| χ (3)
| = 2.7 × 10 - 9 esu , are α = 320cm -1),
It was 0.3 times as large as | χ (3) | / α (Comparative Example 1) of the copper fine particle-dispersed glass using phosphate glass as a matrix.

【0152】比較例8 実施例2と同様にして同組成のガラスを得た。但し、C
2Oの代わりに2mol%のAg2O(Agとして4mol
%)を用いた。その後、このガラスを430℃,120
時間の条件で熱処理したところ、ガラスは着色した。
Comparative Example 8 A glass having the same composition was obtained in the same manner as in Example 2. However, C
2 mol% Ag 2 O instead of u 2 O (4 mol as Ag
%) Was used. After that, the glass is heated at 430 ° C.
When heat-treated under the condition of time, the glass was colored.

【0153】このようにして得られたガラスをX線回折
法を用いて測定したところ、銀金属結晶ピークが観察さ
れ、銀微粒子分散ガラスが得られたことが確認された。
さらに、銀微粒子の大きさをX線回折法および透過型電
子顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、平均半径
は125.3nmであった。さらに、この銀微粒子分散
ガラスの光吸収特性を実施例1と同様にして測定したと
ころ、光吸収ピーク位置が596nmであった。さら
に、非線形感受率を実施例1と同様にして測定したとこ
ろ、|χ(3)|/αの値は2.5×10-11esu・cm(|χ
(3)|=2.0×10-8esu,α=810cm-1)であ
り、リン酸塩ガラスをマトリックスに用いた銀微粒子分
散ガラスの|χ(3)|/α(比較例2)と同程度であ
り、光学的非線形感受率に差異はなかった。
When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method, a silver metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a silver fine particle dispersed glass was obtained.
Furthermore, when the size of the silver fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 125.3 nm. Further, the light absorption characteristics of this silver fine particle-dispersed glass were measured in the same manner as in Example 1, and the light absorption peak position was 596 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 2.5 × 10 −11 esu · cm (| χ
(3) | = 2.0 × 10 −8 esu, α = 810 cm −1 ) and | χ (3) | / α of silver fine particle dispersed glass using phosphate glass as a matrix (Comparative Example 2) There was no difference in the optical non-linear susceptibility.

【0154】比較例9 マトリックスにシリカガラス(nd=1.46)を、金
属に白金を用いた以外は実施例19と同様にして、白金
成分を含有したシリカガラス膜を作製し、得られた膜を
900℃,1時間の条件で熱処理した。
Comparative Example 9 A silica glass film containing a platinum component was prepared and obtained in the same manner as in Example 19 except that silica glass (n d = 1.46) was used as the matrix and platinum was used as the metal. The film was heat-treated at 900 ° C. for 1 hour.

【0155】このようにして得られた白金微粒子分散シ
リカガラス膜中に含まれる白金微粒子の大きさを透過型
電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、平均半
径は14.5nmであった。さらに、この白金微粒子分
散シリカガラス膜の光吸収特性を測定したところ、光吸
収ピーク位置はマトリックスの吸収端より短波長の紫外
域であり観測されなかった。
When the size of the platinum fine particles contained in the thus obtained platinum fine particle-dispersed silica glass film was measured by using a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 14.5 nm. Further, when the light absorption characteristics of this platinum fine particle-dispersed silica glass film were measured, the light absorption peak position was in the ultraviolet region of a shorter wavelength than the absorption edge of the matrix and was not observed.

【0156】比較例10 マトリックスにシリカガラス(nd=1.46)を、金
属にパラジウムを用いた以外は実施例19と同様にし
て、パラジウム成分を含有したシリカガラス膜を作製
し、得られた膜を800℃,1時間の条件で熱処理し
た。
Comparative Example 10 A silica glass film containing a palladium component was prepared in the same manner as in Example 19 except that silica glass (n d = 1.46) was used as the matrix and palladium was used as the metal. The film was heat-treated at 800 ° C. for 1 hour.

【0157】このようにして得られたパラジウム微粒子
分散シリカガラス膜中に含まれるパラジウム微粒子の大
きさを透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したと
ころ、平均半径は9.7nmであった。さらに、このパ
ラジウム微粒子分散シリカガラス膜の光吸収特性を測定
したところ、光吸収ピーク位置はマトリックスの吸収端
より短波長の紫外域であり観測されなかった。
When the size of the palladium fine particles contained in the thus obtained palladium fine particle-dispersed silica glass film was measured by using a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 9.7 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of this palladium fine particle-dispersed silica glass film were measured, the light absorption peak position was not observed because it was in the ultraviolet region of a wavelength shorter than the absorption edge of the matrix.

【0158】比較例11 マトリックスにシリカガラス(nd=1.46)を、金
属にニッケルを用いた以外は実施例19と同様にして、
ニッケル成分を含有したシリカガラス膜を作製し、得ら
れた膜を800℃,3時間の条件で熱処理した。
Comparative Example 11 The procedure of Example 19 was repeated except that silica glass (n d = 1.46) was used as the matrix and nickel was used as the metal.
A silica glass film containing a nickel component was prepared, and the obtained film was heat-treated at 800 ° C. for 3 hours.

【0159】このようにして得られたニッケル微粒子分
散シリカガラス膜中に含まれるニッケル微粒子の大きさ
を透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したとこ
ろ、平均半径は15.8nmであった。さらに、このニ
ッケル微粒子分散シリカガラス膜の光吸収特性を測定し
たところ、光吸収ピーク位置はマトリックスの吸収端よ
り短波長の紫外域であり観測されなかった。
When the size of the nickel fine particles contained in the thus obtained nickel fine particle-dispersed silica glass film was measured by using a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 15.8 nm. Further, when the light absorption characteristics of this nickel fine particle-dispersed silica glass film were measured, the light absorption peak position was not observed because it was in the ultraviolet region of a wavelength shorter than the absorption edge of the matrix.

【0160】比較例12 マトリックスにシリカガラス(nd=1.46)を、金
属にイリジウムを用いた以外は実施例19と同様にし
て、イリジウム成分を含有したシリカガラス膜を作製
し、得られた膜を700℃,8時間の条件で熱処理し
た。
Comparative Example 12 A silica glass film containing an iridium component was prepared and obtained in the same manner as in Example 19 except that silica glass (n d = 1.46) was used as the matrix and iridium was used as the metal. The film was heat-treated at 700 ° C. for 8 hours.

【0161】このようにして得られたイリジウム微粒子
分散シリカガラス膜中に含まれるイリジウム微粒子の大
きさを透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したと
ころ、平均半径は41.6nmであった。さらに、この
イリジウム微粒子分散シリカガラス膜の光吸収特性を測
定したところ、光吸収ピーク位置はマトリックスの吸収
端より短波長の紫外域であり観測されなかった。
When the size of the iridium fine particles contained in the iridium fine particle-dispersed silica glass film thus obtained was measured by using a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 41.6 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of this iridium fine particle-dispersed silica glass film were measured, the light absorption peak position was in the ultraviolet region of a shorter wavelength than the absorption edge of the matrix and was not observed.

【0162】比較例13 マトリックスにシリカガラス(nd=1.46)を、金
属に鉄を用いた以外は実施例19と同様にして、鉄微粒
子分散シリカガラス膜を作製した。
Comparative Example 13 An iron fine particle-dispersed silica glass film was produced in the same manner as in Example 19 except that silica glass (n d = 1.46) was used as the matrix and iron was used as the metal.

【0163】このようにして得られた鉄微粒子分散シリ
カガラス膜中に含まれる鉄微粒子の大きさを透過型電子
顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、平均半径は
8.6nmであった。さらに、この鉄微粒子分散シリカ
ガラス膜の光吸収特性を測定したところ、光吸収ピーク
位置は907nmであった。さらに、非線形感受率を実
施例1と同様にして測定したところ、|χ(3)|/αの
値は1.2×10-12esu・cm(|χ(3)|=2.1×10
-9esu,α=1740cm-1)であった。
The size of the iron fine particles contained in the thus obtained iron fine particle-dispersed silica glass film was measured by using a transmission electron microscope (TEM), and the average radius was 8.6 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of this iron fine particle-dispersed silica glass film were measured, the light absorption peak position was 907 nm. Further, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 1.2 × 10 −12 esu · cm (| χ (3) | = 2.1 × 10
-9 esu, α = 1740 cm -1 ).

【0164】比較例14 マトリックスにシリカガラス(nd=1.46)を、金
属にオスミウムを用いた以外は実施例19と同様にし
て、オスミウム微粒子分散シリカガラス膜を作製した。
Comparative Example 14 An osmium fine particle-dispersed silica glass film was prepared in the same manner as in Example 19 except that silica glass (n d = 1.46) was used as the matrix and osmium was used as the metal.

【0165】このようにして得られたオスミウム微粒子
分散シリカガラス膜中に含まれるオスミウム微粒子の大
きさを透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したと
ころ、平均半径は7.2nmであった。さらに、このオ
スミウム微粒子分散シリカガラス膜の光吸収特性を測定
したところ、光吸収ピーク位置は981nmであった。
さらに、非線形感受率を実施例1と同様にして測定した
ところ、|χ(3)|/αの値は8.6×10-13esu・cm
(|χ(3)|=1.2×10-9esu,α=1400c
-1)であった。
The size of the osmium fine particles contained in the thus obtained osmium fine particle-dispersed silica glass film was measured with a transmission electron microscope (TEM), and the average radius was 7.2 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of this osmium fine particle-dispersed silica glass film were measured, the light absorption peak position was 981 nm.
Further, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 8.6 × 10 −13 esu · cm.
(| Χ (3) | = 1.2 × 10 -9 esu, α = 1400c
m −1 ).

【0166】比較例15 マトリックスにシリカガラス(nd=1.46)を用
い、イオン注入装置で錫イオン(Sn+)を160ke
Vで、ドーズ量2×1017ions/cm2を注入した。
Comparative Example 15 Silica glass (n d = 1.46) was used as the matrix, and tin ions (Sn + ) were added at 160 ke with an ion implanter.
A V dose of 2 × 10 17 ions / cm 2 was implanted.

【0167】このようにして得られたガラスをX線回折
法を用いて測定したところ、錫金属結晶ピークが観察さ
れ、錫微粒子分散ガラスが得られたことが確認された。
さらに、錫微粒子の大きさをX線回折法および透過型電
子顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、平均半径
は17.3nmであった。さらに、この錫微粒子分散シ
リカガラス膜の光吸収特性を測定したところ、光吸収ピ
ーク位置は498nmであった。さらに、非線形感受率
を実施例1と同様にして測定したところ、|χ(3)|/
αの値は1.1×10-11esu・cm(|χ(3)|=5.3×
10-7esu,α=48200cm-1)であった。
When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method, a tin metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a tin fine particle-dispersed glass was obtained.
Furthermore, when the size of the tin fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 17.3 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of this tin fine particle-dispersed silica glass film were measured, the light absorption peak position was 498 nm. Further, when the non-linear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, | χ (3) | /
The value of α is 1.1 × 10 -11 esu · cm (| χ (3) | = 5.3 ×
It was 10 −7 esu, α = 48200 cm −1 ).

【0168】比較例16 マトリックスに50mol%のP25と50mol%のBaO
からなる組成のガラス(nd=1.70)を用い、イオ
ン注入装置でコバルトイオン(Co+)を160keV
で、ドーズ量2×1017ions/cm2を注入した。
Comparative Example 16 50 mol% P 2 O 5 and 50 mol% BaO were used as a matrix.
With a composition of glass (n d = 1.70), 160keV cobalt ions (Co +) by ion implantation apparatus
Then, a dose amount of 2 × 10 17 ions / cm 2 was implanted.

【0169】このようにして得られたガラスをX線回折
法を用いて測定したところ、コバルト金属結晶ピークが
観察され、コバルト微粒子分散ガラスが得られたことが
確認された。さらに、コバルト微粒子の大きさをX線回
折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定し
たところ、平均半径は10.3nmであった。さらに、
このコバルト微粒子分散ガラスの光吸収特性を測定した
ところ、光吸収ピーク位置はマトリックスの吸収端より
短波長の紫外域であり観測されなかった。
When the glass thus obtained was measured by an X-ray diffraction method, a cobalt metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a glass containing cobalt fine particles was obtained. Furthermore, when the size of the cobalt fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 10.3 nm. further,
When the light absorption characteristics of this cobalt fine particle-dispersed glass were measured, the light absorption peak position was not observed because it was in the ultraviolet region of a wavelength shorter than the absorption edge of the matrix.

【0170】比較例17 マトリックスに60mol%のSi02と20mol%のB2
3と10mol%のNa2Oと10mol%のAl23からなる
組成のガラス(nd=1.50)を用い、イオン注入装
置でマンガンイオン(Mn+)を160keVで、ドー
ズ量1×1017ions/cm2を注入した。
Comparative Example 17 60 mol% SiO 2 and 20 mol% B 2 O were used as a matrix.
Using glass (n d = 1.50) having a composition of 3 and 10 mol% Na 2 O and 10 mol% Al 2 O 3 , manganese ions (Mn + ) are 160 keV and a dose amount is 1 ×. 10 17 ions / cm 2 was injected.

【0171】このようにして得られたガラスをX線回折
法を用いて測定したところ、マンガン金属結晶ピークが
観察され、マンガン微粒子分散ガラスが得られたことが
確認された。さらに、マンガン微粒子の大きさをX線回
折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定し
たところ、平均半径は14.5nmであった。さらに、
このマンガン微粒子分散シリケートガラス膜の光吸収特
性を測定したところ、光吸収ピーク位置は471nmで
あった。さらに、非線形感受率を実施例1と同様にして
測定したところ、|χ(3)|/αの値は2.2×10-12
esu・cm(|χ(3 ) |=4.9×10-8esu,α=220
00cm-1)であった。
When the glass thus obtained was measured by an X-ray diffraction method, a manganese metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a manganese fine particle-dispersed glass was obtained. Furthermore, when the size of the manganese fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 14.5 nm. further,
When the light absorption characteristics of this silicate glass film with dispersed manganese particles were measured, the light absorption peak position was 471 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 2.2 × 10 −12.
esu ・ cm (| χ (3 ) | = 4.9 × 10 -8 esu, α = 220
It was 00 cm -1 ).

【0172】比較例18 マトリックスにシリカガラス(nd=1.46)を用
い、イオン注入装置でタングステンイオン(W+)を1
60keVで、ドーズ量1×1016ions/cm2を注入し
た。
COMPARATIVE EXAMPLE 18 Silica glass (n d = 1.46) was used as a matrix, and tungsten ion (W + ) was added to 1 by an ion implantation apparatus.
A dose of 1 × 10 16 ions / cm 2 was implanted at 60 keV.

【0173】このようにして得られたガラスをX線回折
法を用いて測定したところ、タングステン金属結晶ピー
クが観察され、タングステン微粒子分散ガラスが得られ
たことが確認された。さらに、タングステン微粒子の大
きさをX線回折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を
用いて測定したところ、平均半径は16.7nmであっ
た。さらに、このタングステン微粒子分散シリカガラス
膜の光吸収特性を測定したところ、光吸収ピーク位置は
1008nmであった。さらに、非線形感受率を実施例
1と同様にして測定したところ、|χ(3)|/αの値は
1.0×10-12esu・cm(|χ(3)|=9.4×10-9es
u,α=9400cm-1)であった。
When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method, a tungsten metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a tungsten fine particle-dispersed glass was obtained. Furthermore, when the size of the tungsten fine particles was measured by an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 16.7 nm. Furthermore, when the light absorption characteristics of this tungsten fine particle-dispersed silica glass film were measured, the light absorption peak position was 1008 nm. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 1.0 × 10 −12 esu · cm (| χ (3) | = 9.4 ×. 10 -9 es
u, α = 9400 cm −1 ).

【0174】比較例19 マトリックスにシリカガラス(nd=1.46)を用
い、イオン注入装置でモリブデンイオン(Mo+)を1
60keVで、ドーズ量1×1016ions/cm2を注入し
た。
Comparative Example 19 Silica glass (n d = 1.46) was used as a matrix, and molybdenum ions (Mo + ) were added to 1 by an ion implantation apparatus.
A dose of 1 × 10 16 ions / cm 2 was implanted at 60 keV.

【0175】このようにして得られたガラスをX線回折
法を用いて測定したところ、モリブデン金属結晶ピーク
が観察され、モリブデン微粒子分散ガラスが得られたこ
とが確認された。さらに、モリブデン微粒子の大きさを
X線回折法および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて
測定したところ、平均半径は24.7nmであった。さ
らに、このモリブデン微粒子分散シリカガラス膜の光吸
収特性を測定したところ、光吸収ピーク位置は912n
mであった。さらに、非線形感受率を実施例1と同様に
して測定したところ、|χ(3)|/αの値は1.1×1
-12esu・cm(|χ(3)|=2.9×10-8esu,α=2
6000cm-1)であった。
When the glass thus obtained was measured by the X-ray diffraction method, a molybdenum metal crystal peak was observed, and it was confirmed that a glass containing fine molybdenum particles was obtained. Furthermore, when the size of the molybdenum fine particles was measured using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope (TEM), the average radius was 24.7 nm. Furthermore, the light absorption characteristics of this silica glass film in which molybdenum particles were dispersed were measured, and the light absorption peak position was 912n.
It was m. Furthermore, when the nonlinear susceptibility was measured in the same manner as in Example 1, the value of | χ (3) | / α was 1.1 × 1.
0 -12 esu · cm (| χ (3) | = 2.9 × 10 -8 esu, α = 2
It was 6000 cm -1 ).

【0176】[0176]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
上記のマトリックス材料を用いることにより、従来材料
の2倍以上と、大きな|χ(3)|/α特性を有する金属
微粒子分散非線形光学材料を製造することができる。得
られた非線形光学材料を用いた光学素子は、非線形光学
素子として極めて速い応答性能と良好な非線形特性を有
する。
As described above, according to the present invention,
By using the above matrix material, it is possible to manufacture a non-linear optical material in which fine metal particles are dispersed, which has a large | χ (3) | / α characteristic that is at least twice that of conventional materials. An optical element using the obtained nonlinear optical material has extremely fast response performance and excellent nonlinear characteristics as a nonlinear optical element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1で得られた銅微粒子分散ガラ
スの光吸収曲線を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a light absorption curve of copper fine particle-dispersed glass obtained in Example 1 of the present invention.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 屈折率1.9以上、4以下の光学的に等
方でかつ透明なマトリックス中に金属微粒子を分散させ
てなることを特徴とする非線形光学材料。
1. A non-linear optical material characterized by comprising fine metal particles dispersed in an optically isotropic and transparent matrix having a refractive index of 1.9 or more and 4 or less.
【請求項2】 マトリックスが光学的に等方でかつ透明
なガラスおよび/または結晶であることを特徴とする請
求項1に記載の非線形光学材料。
2. Non-linear optical material according to claim 1, characterized in that the matrix is optically isotropic and transparent glass and / or crystals.
【請求項3】 マトリックスがB23と、PbOとを必
須構成成分としたガラスであり、かつB23の量が15
〜50 mol%であり、PbOの量が50〜85 mol%で
あることを特徴とする請求項1または2に記載の非線形
光学材料。
3. The glass is a glass containing B 2 O 3 and PbO as essential constituents, and the amount of B 2 O 3 is 15
The amount of PbO is 50 to 85 mol%, and the amount of PbO is 50 to 85 mol%.
【請求項4】 マトリックスがGa23と、Bi2
3と、PbOおよび/またはCdOとを必須構成成分と
したガラスであり、かつGa23の量が10〜35 mol
%であり、Bi23の量が10〜70 mol%であり、P
bOとCdOの合量が20〜80 mol%であることを特
徴とする請求項1または2に記載の非線形光学材料。
4. The matrix is Ga 2 O 3 and Bi 2 O.
3 is a glass containing PbO and / or CdO as essential constituent components, and the amount of Ga 2 O 3 is 10 to 35 mol.
%, The amount of Bi 2 O 3 is 10 to 70 mol%, P
The non-linear optical material according to claim 1 or 2, wherein the total amount of bO and CdO is 20 to 80 mol%.
【請求項5】 マトリックスがBi23および/または
PbOと、ZnO、BaO、CdOおよびAl23から
選ばれる少なくとも1種とを必須構成成分としたガラス
であり、かつBi23とPbOの合量が30〜85 mol
%であり、ZnOとBaOとCdOとAl23の合量が
15〜70 mol%であることを特徴とする請求項1また
は2に記載の非線形光学材料。
5. A glass whose matrix contains Bi 2 O 3 and / or PbO and at least one selected from ZnO, BaO, CdO and Al 2 O 3 as essential constituents, and Bi 2 O 3 The total amount of PbO is 30-85 mol
% And is, non-linear optical material according to claim 1 or 2 the total amount of ZnO and BaO and CdO and Al 2 O 3 is characterized in that it is a 15 to 70 mol%.
【請求項6】 マトリックスがGeO2と、Bi23
T12OおよびPbOから選ばれる少なくとも1種とを
必須構成成分としたガラスであり、かつGeO2の量が
25〜70 mol%であり、Bi23とT12OとPbO
の合量が30〜75 mol%であることを特徴とする請求
項1または2に記載の非線形光学材料。
6. The matrix comprises GeO 2 and Bi 2 O 3 ,
A glass containing at least one selected from T1 2 O and PbO as an essential constituent component, and having an amount of GeO 2 of 25 to 70 mol%, and containing Bi 2 O 3 , T1 2 O and PbO.
The non-linear optical material according to claim 1 or 2, wherein the total content is 30 to 75 mol%.
【請求項7】 マトリックスがTiO2と、PbOとを
必須構成成分としたガラスであり、かつTiO2の量が
30〜75 mol%であり、PbOの量が25〜70 mol
%であることを特徴とする請求項1または2に記載の非
線形光学材料。
7. The glass is a matrix in which TiO 2 and PbO are essential constituent components, the amount of TiO 2 is 30 to 75 mol%, and the amount of PbO is 25 to 70 mol%.
%, The nonlinear optical material according to claim 1 or 2.
【請求項8】 マトリックスがTeO2および/または
Sb23と、PbOとを必須構成成分としたガラスであ
り、かつTeO2とSb23の合量が20〜95 mol%
であり、PbOの量が5〜80 mol%であることを特徴
とする請求項1または2に記載の非線形光学材料。
8. A glass in which the matrix contains TeO 2 and / or Sb 2 O 3 and PbO as essential constituent components, and the total amount of TeO 2 and Sb 2 O 3 is 20 to 95 mol%.
The amount of PbO is 5 to 80 mol%, and the nonlinear optical material according to claim 1 or 2.
【請求項9】 マトリックスがTeO2および/または
Sb23と、BaO、BeO、MgO、SrO、ZnO
およびCdOから選ばれる少なくとも1種とを必須構成
成分としたガラスであり、かつTeO2とSb23の合
量が60〜98 mol%であり、BaOとBeOとMgO
とSrOとZnOとCdOの合量が2〜 40 mol%で
あることを特徴とする請求項1または2に記載の非線形
光学材料。
9. The matrix comprises TeO 2 and / or Sb 2 O 3 and BaO, BeO, MgO, SrO, ZnO.
And at least one selected from CdO, which is a glass containing as essential constituent components, the total amount of TeO 2 and Sb 2 O 3 being 60 to 98 mol%, and BaO, BeO, and MgO.
The non-linear optical material according to claim 1 or 2, wherein the total amount of SrO, SrO, ZnO, and CdO is 2 to 40 mol%.
【請求項10】 マトリックスがBi23と、CdOお
よび/またはZnOと、B23、SiO2およびP25
から選ばれる少なくとも1種とを必須構成成分としたガ
ラスであり、かつBi23の量が10〜90 mol%であ
り、CdOとZnOの合量が5〜85 mol%と、B23
とSiO2とP25の合量が1〜30mol%であることを
特徴とする請求項1または2に記載の非線形光学材料。
10. A matrix comprising Bi 2 O 3 , CdO and / or ZnO, B 2 O 3 , SiO 2 and P 2 O 5
A glass containing at least one selected from the following as an essential constituent component, the amount of Bi 2 O 3 is 10 to 90 mol%, the total amount of CdO and ZnO is 5 to 85 mol%, and B 2 O 3
A nonlinear optical material according to claim 1 or 2 the total amount of SiO 2 and P 2 O 5 is characterized in that it is a 1 to 30 mol%.
【請求項11】 マトリックスがAs、GeおよびSb
から選ばれる少なくとも1種と、S、SeおよびTeか
ら選ばれる少なくとも1種とを必須構成成分としたガラ
スであり、かつAsとGeとSbの合量が10〜60at
%であり、SとSeとTeの合量が90〜40at%であ
ることを特徴とする請求項1または2に記載の非線形光
学材料。
11. The matrix is As, Ge and Sb.
A glass containing at least one selected from the group consisting of S, Se and Te as an essential constituent component, and having a total amount of As, Ge and Sb of 10 to 60 at.
%, And the total amount of S, Se, and Te is 90 to 40 at%, The nonlinear optical material according to claim 1 or 2, wherein
【請求項12】 マトリックスがZnS、ZnSe、Z
nTe、CuCl、CuBr、CuI、TlI、CsP
bCl3、AgGaSe2、As23、Tl3TaS4、T
3TaSe4、Tl3VS4、CdS、CdSe、Pb
S、GaSe、GaP、ダイヤモンド、Y23、La2
2S、SrTiO3、K(Ta,Nb) O3、Tl3
aSe4、Bi2WO6、Bi4Ti312、Bi4Ge3
12、Bi4Si312、Y3Ga512、Gd3Ga512
(Ga,Al)As、Ga(As, P)、Bi12Ge
20、Bi12SiO20、CoFe24、PbGeO3
Pb( Mg1/3,Nb2/3)O3、Pb(Mg1/3,Ta
2/3)O3、Pb(Zn1/3,Nb2/3)O3、(Pb,L
a)(Zr,Ti)O2およびZnWO4から選ばれる少
な くとも1種の結晶であることを特徴とする請求項1
または2に記載の非線形光学材料。
12. The matrix is ZnS, ZnSe, Z.
nTe, CuCl, CuBr, CuI, TlI, CsP
bCl 3 , AgGaSe 2 , As 2 S 3 , Tl 3 TaS 4, T
l 3 TaSe 4 , Tl 3 VS 4 , CdS, CdSe, Pb
S, GaSe, GaP, diamond, Y 2 O 3 , La 2
O 2 S, SrTiO 3 , K (Ta, Nb) O 3 , Tl 3 T
aSe 4 , Bi 2 WO 6 , Bi 4 Ti 3 O 12 , Bi 4 Ge 3 O
12 , Bi 4 Si 3 O 12 , Y 3 Ga 5 O 12 , Gd 3 Ga 5 O 12 ,
(Ga, Al) As, Ga (As, P), Bi 12 Ge
O 20 , Bi 12 SiO 20 , CoFe 2 O 4 , PbGeO 3 ,
Pb (Mg 1/3 , Nb 2/3 ) O 3 , Pb (Mg 1/3 , Ta
2/3) O 3, Pb (Zn 1/3, Nb 2/3) O 3, (Pb, L
a) At least one crystal selected from (Zr, Ti) O 2 and ZnWO 4.
Alternatively, the nonlinear optical material according to item 2.
【請求項13】 分散金属微粒子が銅、銀、金、白金、
パラジウム、ニッケル、錫、コバルト、ロジウム、イリ
ジウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、マンガン、モリ
ブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、チタン、ビ
スマス、アンチモン、鉛、またはこれらの合金、または
これらを80 mol%以上含む合金から選ばれる少なくと
も1種であることを特徴とする請求項1または2に記載
の非線形光学材料。
13. The dispersed metal fine particles are copper, silver, gold, platinum,
Palladium, nickel, tin, cobalt, rhodium, iridium, iron, ruthenium, osmium, manganese, molybdenum, tungsten, niobium, tantalum, titanium, bismuth, antimony, lead, or an alloy of these or an alloy containing 80 mol% or more of these. The nonlinear optical material according to claim 1 or 2, wherein the nonlinear optical material is at least one selected from the group consisting of:
【請求項14】 分散金属微粒子の半径が1〜100n
mであることを特徴とする請求項1または2に記載の非
線形光学材料。
14. The dispersed metal fine particles have a radius of 1 to 100 n.
The nonlinear optical material according to claim 1 or 2, wherein m is m.
【請求項15】 溶融・熱析出法、イオン注入法、イオ
ン交換法またはスパッタ法を用いることを特徴とする請
求項1〜14のいずれか一項に記載の非線形光学材料の
製造法。
15. The method for producing a nonlinear optical material according to claim 1, wherein a melting / thermal deposition method, an ion implantation method, an ion exchange method or a sputtering method is used.
【請求項16】 請求項1〜14のいずれか一項に記載
の非線形材料を用いてなることを特徴とする非線形光学
素子。
16. A non-linear optical element, characterized by using the non-linear material according to any one of claims 1 to 14.
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