JPH08146475A - 光導波路 - Google Patents
光導波路Info
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- JPH08146475A JPH08146475A JP29122794A JP29122794A JPH08146475A JP H08146475 A JPH08146475 A JP H08146475A JP 29122794 A JP29122794 A JP 29122794A JP 29122794 A JP29122794 A JP 29122794A JP H08146475 A JPH08146475 A JP H08146475A
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- optical waveguide
- optical
- glass
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 吸収係数の大きな非線形光学材料を使用し
て、光非線形導波路を提供することを目的とする。 【構成】 透光性基板内の、光を導波する屈折率の大き
いコア部分と、前記コア部分の周囲の屈折率の低いクラ
ッド部分とからなる光導波路において、コアの一部のみ
に選択的に非線形光学特性を持たせ、それ以外のコア部
分での吸収損失を低減させることを特徴とする光導波路
である。
て、光非線形導波路を提供することを目的とする。 【構成】 透光性基板内の、光を導波する屈折率の大き
いコア部分と、前記コア部分の周囲の屈折率の低いクラ
ッド部分とからなる光導波路において、コアの一部のみ
に選択的に非線形光学特性を持たせ、それ以外のコア部
分での吸収損失を低減させることを特徴とする光導波路
である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光導波路に関し、特に
超高速の光スイッチ、リミッタあるいは光論理素子な
ど、非線形光学効果を用いた導波路型の光制御素子を実
現するための、非線形光学材料からなる光導波路に関す
る。
超高速の光スイッチ、リミッタあるいは光論理素子な
ど、非線形光学効果を用いた導波路型の光制御素子を実
現するための、非線形光学材料からなる光導波路に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光導波路は、光通信の分野で広く使用さ
れており、たとえば、光分配器や光結合器のような受動
型のデバイスあるいは電極を装荷した光変調器のような
電気光学制御デバイスとして利用されている。
れており、たとえば、光分配器や光結合器のような受動
型のデバイスあるいは電極を装荷した光変調器のような
電気光学制御デバイスとして利用されている。
【０００３】光導波路の材料としては、高分子薄膜、ガ
ラス、強誘電体結晶などがあり、材料の種類によりさま
ざまな方法で作製されている。光導波路を形成する方法
も導波路材料により異なるが、たとえば、ある種のイオ
ンを含むガラスでは、イオン交換法によりガラス表面近
傍に屈折率の高い領域を形成し、これを光導波領域とす
ることで、光導波路を実現している。
ラス、強誘電体結晶などがあり、材料の種類によりさま
ざまな方法で作製されている。光導波路を形成する方法
も導波路材料により異なるが、たとえば、ある種のイオ
ンを含むガラスでは、イオン交換法によりガラス表面近
傍に屈折率の高い領域を形成し、これを光導波領域とす
ることで、光導波路を実現している。
【０００４】一方、非線形特性を有する光材料で光導波
路を作製すると、光スイッチやリミッタとして利用でき
る。ここでいう非線形特性とは、非線形ガラス等の非線
形光学材料にレーザー光などの光を入射すると、入射光
強度により前記ガラスの屈折率が変化する効果である。
この屈折率変化は、非線形光学材料の３次の非線形光学
効果によって引き起こされる。
路を作製すると、光スイッチやリミッタとして利用でき
る。ここでいう非線形特性とは、非線形ガラス等の非線
形光学材料にレーザー光などの光を入射すると、入射光
強度により前記ガラスの屈折率が変化する効果である。
この屈折率変化は、非線形光学材料の３次の非線形光学
効果によって引き起こされる。
【０００５】非線形ガラスとして、たとえば半導体微粒
子分散ガラスやカルコゲナイドガラスが用いられる。前
者の半導体微粒子分散ガラスは色ガラスフィルターとし
て知られており、一般に溶融法により作製され、微粒子
原料としてはＣｄＳやＣｄＳｅおよびその混晶系が使用
される。後者のカルコゲナイドガラスの例としてはＡｓ
2Ｓ3やＴｅ等がある。
子分散ガラスやカルコゲナイドガラスが用いられる。前
者の半導体微粒子分散ガラスは色ガラスフィルターとし
て知られており、一般に溶融法により作製され、微粒子
原料としてはＣｄＳやＣｄＳｅおよびその混晶系が使用
される。後者のカルコゲナイドガラスの例としてはＡｓ
2Ｓ3やＴｅ等がある。
【０００６】非線形ガラスをもちいて光スイッチ等の光
非線形導波路を作製した例として図２のように、前記色
ガラスフィルターにイオン交換法により導波路を作製
し、さらに２本の導波路間で光結合が起きるような構造
（方向性結合器）を作製した例がある（Stegeman et a
l., Appl. Phys. Lett., 53, 1144 (1988))。
非線形導波路を作製した例として図２のように、前記色
ガラスフィルターにイオン交換法により導波路を作製
し、さらに２本の導波路間で光結合が起きるような構造
（方向性結合器）を作製した例がある（Stegeman et a
l., Appl. Phys. Lett., 53, 1144 (1988))。
【０００７】非線形ガラスの作製法としては上記の溶融
法以外に、ゾルゲル法、スパッタ法あるいは真空蒸着法
といった薄膜作製技術が最近盛んに利用されている。こ
れらの中で、スパッタ法や真空蒸着法は微粒子の膜中濃
度を増加させることができるという特徴を持っており、
単位体積あたりの光学非線形特性が増大することが期待
されている。
法以外に、ゾルゲル法、スパッタ法あるいは真空蒸着法
といった薄膜作製技術が最近盛んに利用されている。こ
れらの中で、スパッタ法や真空蒸着法は微粒子の膜中濃
度を増加させることができるという特徴を持っており、
単位体積あたりの光学非線形特性が増大することが期待
されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、その微
粒子密度の増加は光学非線形特性を増加させるだけでな
く、試料の吸収係数をも増加させることになる。したが
って、このような材料で光非線形導波路を作製する場
合、光がこの非線形光学材料中を通過する長さを短くし
なければならない。また、スパッタ法や真空蒸着法で作
製した非線形ガラスでは、必ずしもガラス中にナトリウ
ムやカリウム等のイオンを含まないので、前述したよう
なイオン交換法を用いることができない場合がある。
粒子密度の増加は光学非線形特性を増加させるだけでな
く、試料の吸収係数をも増加させることになる。したが
って、このような材料で光非線形導波路を作製する場
合、光がこの非線形光学材料中を通過する長さを短くし
なければならない。また、スパッタ法や真空蒸着法で作
製した非線形ガラスでは、必ずしもガラス中にナトリウ
ムやカリウム等のイオンを含まないので、前述したよう
なイオン交換法を用いることができない場合がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
吸収係数の大きな非線形光学材料を使用して、光非線形
導波路を作製することを目的としたもので、コアの一部
のみに選択的に非線形光学特性を持たせ、それ以外のコ
ア部分での吸収損失を低減させることを特徴としてい
る。本発明は、高パワーのレーザー光を照射することに
より非線形光学特性が変化する材料をコアとして使用す
ることを特徴とする。本発明は、コアの一部のみに選択
的に非線形光学特性を有する領域を作製することを特徴
とする。
吸収係数の大きな非線形光学材料を使用して、光非線形
導波路を作製することを目的としたもので、コアの一部
のみに選択的に非線形光学特性を持たせ、それ以外のコ
ア部分での吸収損失を低減させることを特徴としてい
る。本発明は、高パワーのレーザー光を照射することに
より非線形光学特性が変化する材料をコアとして使用す
ることを特徴とする。本発明は、コアの一部のみに選択
的に非線形光学特性を有する領域を作製することを特徴
とする。
【００１０】本発明の光導波路のコアに使用される微粒
子分散ガラス中に含まれる微粒子として、半導体微粒子
あるいは金属微粒子あるいは半導体微粒子と金属微粒子
の両方からなる微粒子を使用することことができる。そ
の半導体超微粒子原料として、テルル化カドミウム（Ｃ
ｄＴｅ）をはじめとし、セレン化カドミウム（ＣｄＳ
ｅ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）など２−６族化合物お
よびその混晶、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）などの３−５
族化合物半導体などが使用できる。また、金属超微粒子
原料としては、金、銀あるいは銅が使用できる。
子分散ガラス中に含まれる微粒子として、半導体微粒子
あるいは金属微粒子あるいは半導体微粒子と金属微粒子
の両方からなる微粒子を使用することことができる。そ
の半導体超微粒子原料として、テルル化カドミウム（Ｃ
ｄＴｅ）をはじめとし、セレン化カドミウム（ＣｄＳ
ｅ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）など２−６族化合物お
よびその混晶、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）などの３−５
族化合物半導体などが使用できる。また、金属超微粒子
原料としては、金、銀あるいは銅が使用できる。
【００１１】超微粒子を分散させるガラスマトリックス
の作製法としては、テトラメトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ3）4）あるいはテトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4） 等のシリコンアルコキシドを原料とする化学
的気相合成法（ＣＶＤ法）や、ガラスターゲットを使用
した高周波スパッタ法、酸化硅素を原料とする加熱蒸着
法、あるいはシリコンアルコキシドを原料とするゾルゲ
ル法などを挙げることができる。
の作製法としては、テトラメトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ3）4）あるいはテトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4） 等のシリコンアルコキシドを原料とする化学
的気相合成法（ＣＶＤ法）や、ガラスターゲットを使用
した高周波スパッタ法、酸化硅素を原料とする加熱蒸着
法、あるいはシリコンアルコキシドを原料とするゾルゲ
ル法などを挙げることができる。
【００１２】このうちＣＶＤ法においては、原料を分解
させる機構として、熱、プラズマ、光を利用することが
できる。また、ＣＶＤ法の原料となるシリコンアルコキ
シドは、それぞれ単体で用いられる場合と酸素あるいは
酸素ラジカル、さらにはＡｒなどの不活性ガスと混合し
て使用される場合もある。
させる機構として、熱、プラズマ、光を利用することが
できる。また、ＣＶＤ法の原料となるシリコンアルコキ
シドは、それぞれ単体で用いられる場合と酸素あるいは
酸素ラジカル、さらにはＡｒなどの不活性ガスと混合し
て使用される場合もある。
【００１３】
【作用】本発明の光導波路では、コアとなる微粒子分散
ガラスの一部のみに非線形光学特性を持たせることがで
きるので、コアの他の部分での吸収損失を小さくするこ
とができる。したがって、非線形光学特性が大きく、か
つ吸収係数の大きい材料を使用した光導波路を得ること
ができる。
ガラスの一部のみに非線形光学特性を持たせることがで
きるので、コアの他の部分での吸収損失を小さくするこ
とができる。したがって、非線形光学特性が大きく、か
つ吸収係数の大きい材料を使用した光導波路を得ること
ができる。
【００１４】
（実施例１）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１に本発明により作製した光導波路の概略図
を示す。基板１上に形成されたコア２とそれを覆うよう
に形成されたクラッド３からなり、該コア２の一部のみ
が大きな非線形光学特性を有している。（以下では、こ
の非線形光学特性の大きい部分を作用部４とよぶことと
する。）
明する。図１に本発明により作製した光導波路の概略図
を示す。基板１上に形成されたコア２とそれを覆うよう
に形成されたクラッド３からなり、該コア２の一部のみ
が大きな非線形光学特性を有している。（以下では、こ
の非線形光学特性の大きい部分を作用部４とよぶことと
する。）
【００１５】図２は、この光導波路の作製手順の一例で
ある。ガラス基板５上に微粒子分散ガラス膜６を堆積さ
せる。フォトレジスト工程によりコアとなる部分の上部
にレジストマスク７を形成する。反応性イオンエッチン
グによりマスクで覆われていない部分の微粒子分散ガラ
スを除去する。この工程により光導波部（コア２）が形
成される。
ある。ガラス基板５上に微粒子分散ガラス膜６を堆積さ
せる。フォトレジスト工程によりコアとなる部分の上部
にレジストマスク７を形成する。反応性イオンエッチン
グによりマスクで覆われていない部分の微粒子分散ガラ
スを除去する。この工程により光導波部（コア２）が形
成される。
【００１６】次に、レジストマスク７を除去した後、コ
ア２を覆うようにクラッド３となるガラス膜を堆積させ
る。以上の工程により作製した微粒子分散ガラスをコア
とする光導波路８が作製できる。このコア２の一部に高
パワーのレーザー光９を照射することにより、その部分
の非線形光学特性を変化させ、その部分のみコアの他の
部分に比べて大きな非線形光学定数を持つように変質さ
せる。ここで重要なことは、レーザー光９の波長を、コ
ア２が変質するに十分な大きさの吸収係数を有する波長
に設定することである。また、コア以外の部分（クラッ
ドや基板）でレーザー光が吸収されないようにすること
も必要である。
ア２を覆うようにクラッド３となるガラス膜を堆積させ
る。以上の工程により作製した微粒子分散ガラスをコア
とする光導波路８が作製できる。このコア２の一部に高
パワーのレーザー光９を照射することにより、その部分
の非線形光学特性を変化させ、その部分のみコアの他の
部分に比べて大きな非線形光学定数を持つように変質さ
せる。ここで重要なことは、レーザー光９の波長を、コ
ア２が変質するに十分な大きさの吸収係数を有する波長
に設定することである。また、コア以外の部分（クラッ
ドや基板）でレーザー光が吸収されないようにすること
も必要である。
【００１７】図２の各部は、具体的には以下の製法によ
り作製した。微粒子分散ガラス薄膜６は、ＣｄＴｅ微粒
子とガラスからなるＣｄＴｅ微粒子分散ガラスであり、
このうちＣｄＴｅ微粒子はガス中レーザー蒸発法により
作製し、ガラスマトリックスはテトラメトキシシランを
原料とするプラズマＣＶＤ法により作製した。クラッド
３は、テトラメトキシシランを原料とするプラズマＣＶ
Ｄ法により作製した。
り作製した。微粒子分散ガラス薄膜６は、ＣｄＴｅ微粒
子とガラスからなるＣｄＴｅ微粒子分散ガラスであり、
このうちＣｄＴｅ微粒子はガス中レーザー蒸発法により
作製し、ガラスマトリックスはテトラメトキシシランを
原料とするプラズマＣＶＤ法により作製した。クラッド
３は、テトラメトキシシランを原料とするプラズマＣＶ
Ｄ法により作製した。
【００１８】コア部の非線形光学特性を変化させるため
には、波長５９０ｎｍの色素レーザーを使用した。この
波長でのＣｄＴｅ微粒子分散ガラスの吸収係数は約５０
００ｃｍー1（５００ｍｍー1）である。レーザー光の平均
エネルギーは２０ｍＷであり、これをレンズ１０により
コア２上に集光することでコア部の非線形光学定数を変
化させるに十分なエネルギー密度を得る。コア部のサイ
ズは、約１０μｍ（横方向）×２μｍ（垂直方向）であ
る。レーザー光を照射した部分の大きさは約３０μｍφ
であり、このレーザー光を照射した部分の非線形光学定
数が大きくなる結果、コアの一部に作用部４が形成され
る。
には、波長５９０ｎｍの色素レーザーを使用した。この
波長でのＣｄＴｅ微粒子分散ガラスの吸収係数は約５０
００ｃｍー1（５００ｍｍー1）である。レーザー光の平均
エネルギーは２０ｍＷであり、これをレンズ１０により
コア２上に集光することでコア部の非線形光学定数を変
化させるに十分なエネルギー密度を得る。コア部のサイ
ズは、約１０μｍ（横方向）×２μｍ（垂直方向）であ
る。レーザー光を照射した部分の大きさは約３０μｍφ
であり、このレーザー光を照射した部分の非線形光学定
数が大きくなる結果、コアの一部に作用部４が形成され
る。
【００１９】図３は、作用部および作用部以外のコアの
光吸収スペクトルおよび３次の非線形感受率である。た
だし、作用部については面積が非常に小さく実測が困難
であるので、ＣｄＴｅ微粒子分散ガラス薄膜の全面を集
光したレーザー光で走査して作用部と同様な変化を起こ
させ、それを用いて評価をおこなった。
光吸収スペクトルおよび３次の非線形感受率である。た
だし、作用部については面積が非常に小さく実測が困難
であるので、ＣｄＴｅ微粒子分散ガラス薄膜の全面を集
光したレーザー光で走査して作用部と同様な変化を起こ
させ、それを用いて評価をおこなった。
【００２０】図３より、レーザー光の照射により、作用
部では光学吸収端（吸収係数の立ち上がり）が長波長側
にシフトしていることがわかる。光学吸収スペクトルの
吸収端の短波長側に見られる吸収の肩は、微粒子中での
準位の量子化により説明されるが、非線形感受率はこの
吸収の肩に共鳴するように最大値をとることが知られて
いる。図３においても、作用部およびそれ以外の部分い
ずれの場合もその吸収の肩に共鳴して非線形感受率が増
大している様子が観測される。ただし、作用部では吸収
端の肩自体が長波長側にシフトしているために、それに
ともなって非線形感受率が最大となる波長も長波長側に
シフトしている。
部では光学吸収端（吸収係数の立ち上がり）が長波長側
にシフトしていることがわかる。光学吸収スペクトルの
吸収端の短波長側に見られる吸収の肩は、微粒子中での
準位の量子化により説明されるが、非線形感受率はこの
吸収の肩に共鳴するように最大値をとることが知られて
いる。図３においても、作用部およびそれ以外の部分い
ずれの場合もその吸収の肩に共鳴して非線形感受率が増
大している様子が観測される。ただし、作用部では吸収
端の肩自体が長波長側にシフトしているために、それに
ともなって非線形感受率が最大となる波長も長波長側に
シフトしている。
【００２１】光導波路の動作は、作用部で非線形感受率
が最大となる波長付近で確認する（図３で矢印で示した
波長）。この波長では作用部以外のコアではほとんど吸
収がなく、作用部のみが大きな非線形光学特性を有して
いる。すなわち、吸収損失の小さいコアの一部に非線形
光学定数の大きな部分（作用部）が形成されていること
になり、図１に示した光導波路が実現されているのであ
る。
が最大となる波長付近で確認する（図３で矢印で示した
波長）。この波長では作用部以外のコアではほとんど吸
収がなく、作用部のみが大きな非線形光学特性を有して
いる。すなわち、吸収損失の小さいコアの一部に非線形
光学定数の大きな部分（作用部）が形成されていること
になり、図１に示した光導波路が実現されているのであ
る。
【００２２】図４は、作製した光導波路の光導波特性の
導波光強度依存性を測定した結果である。光導波路を透
過する光の強度は入射光の強度に対して直線的に変化し
ないことから、この光導波路が明らかに光非線形特性を
有していることがわかる。
導波光強度依存性を測定した結果である。光導波路を透
過する光の強度は入射光の強度に対して直線的に変化し
ないことから、この光導波路が明らかに光非線形特性を
有していることがわかる。
【００２３】（実施例２）以下、本発明の他の実施例を
図面に基づいて説明する。図１のコア２として金微粒子
分散ガラスを使用した光導波路の作用部および作用部以
外のコアの吸収スペクトルおよび３次の非線形感受率を
図５に示す。金微粒子分散ガラスおよびクラッドの作製
法は実施例１と同様である。ただし、金微粒子を作製す
る際にガス中レーザー蒸発法の原料をＣｄＴｅから金に
変更したこと、および作製時に導入する不活性ガスの量
を少なくしたこと、の２点が実施例１と異なっている。
図面に基づいて説明する。図１のコア２として金微粒子
分散ガラスを使用した光導波路の作用部および作用部以
外のコアの吸収スペクトルおよび３次の非線形感受率を
図５に示す。金微粒子分散ガラスおよびクラッドの作製
法は実施例１と同様である。ただし、金微粒子を作製す
る際にガス中レーザー蒸発法の原料をＣｄＴｅから金に
変更したこと、および作製時に導入する不活性ガスの量
を少なくしたこと、の２点が実施例１と異なっている。
【００２４】金微粒子分散ガラスでは、金微粒子の表面
プラズモン吸収により５３０ｎｍ付近に吸収ピークが現
れる。（以下ではこれを表面プラズモンピークとよ
ぶ。）非線形感受率は、この表面プラズモンピークに共
鳴して増大することが知られている。ガス中レーザー蒸
発法により金微粒子を作製する際に、ガス圧やレーザー
パワーを制御することで金微粒子の大きさを小さくする
ことができる。金微粒子の粒径が小さいときは表面プラ
ズモンピークが小さく、粒径が大きくなるにしたがっ
て、表面プラズモンピークの大きさが増加する。
プラズモン吸収により５３０ｎｍ付近に吸収ピークが現
れる。（以下ではこれを表面プラズモンピークとよ
ぶ。）非線形感受率は、この表面プラズモンピークに共
鳴して増大することが知られている。ガス中レーザー蒸
発法により金微粒子を作製する際に、ガス圧やレーザー
パワーを制御することで金微粒子の大きさを小さくする
ことができる。金微粒子の粒径が小さいときは表面プラ
ズモンピークが小さく、粒径が大きくなるにしたがっ
て、表面プラズモンピークの大きさが増加する。
【００２５】図５は、作用部以外のコアでは金微粒子径
が小さく、作用部ではレーザー光の照射により金微粒子
径が増加したことを示している。３次の非線形感受率
も、その表面プラズモンピークの大きさが増加するにし
たがって増加するため、コアの作用部のみで非線形感受
率が大きい光導波路が形成される。
が小さく、作用部ではレーザー光の照射により金微粒子
径が増加したことを示している。３次の非線形感受率
も、その表面プラズモンピークの大きさが増加するにし
たがって増加するため、コアの作用部のみで非線形感受
率が大きい光導波路が形成される。
【００２６】なお、金微粒子分散ガラスをコアとして使
用するときの、コアの非線形感受率を変化させるために
使用するレーザーとしては、エキシマレーザあるいはN
d:YAGレーザーの第２高調波あるいは第３高調波が使用
できる。光導波路の非線形特性はNd:YAGレーザーの第２
高調波（波長５３２ｎｍ）を用いて評価する。ただし、
このときのレーザー光強度を大きくし過ぎると、コアの
作用部以外の部分でも非線形光学定数の変化が生じるの
で、評価に用いるレーザー光の強度は低く抑えておく必
要がある。
用するときの、コアの非線形感受率を変化させるために
使用するレーザーとしては、エキシマレーザあるいはN
d:YAGレーザーの第２高調波あるいは第３高調波が使用
できる。光導波路の非線形特性はNd:YAGレーザーの第２
高調波（波長５３２ｎｍ）を用いて評価する。ただし、
このときのレーザー光強度を大きくし過ぎると、コアの
作用部以外の部分でも非線形光学定数の変化が生じるの
で、評価に用いるレーザー光の強度は低く抑えておく必
要がある。
【００２７】金微粒子分散ガラスをコアとする本発明の
光導波路においても、実施例１と同様な導波光強度の非
線形特性が観測できた。ただし、非線形特性の現れ始め
るしきい値は、もちろん実施例１と異なっていた。
光導波路においても、実施例１と同様な導波光強度の非
線形特性が観測できた。ただし、非線形特性の現れ始め
るしきい値は、もちろん実施例１と異なっていた。
【００２８】（実施例３）実施例１および実施例２で
は、コアが１本のみの光導波路について述べたが、本発
明は、光結合器のように、コアが２本以上ある場合ある
いはコアが途中で２本に分かれる、いわゆるＹ分岐導波
路においても同様に使用できる。
は、コアが１本のみの光導波路について述べたが、本発
明は、光結合器のように、コアが２本以上ある場合ある
いはコアが途中で２本に分かれる、いわゆるＹ分岐導波
路においても同様に使用できる。
【００２９】図６は、光結合器の結合部（２本のコアが
近接して形成されている部分）に本発明の方法により、
非線形光学特性を持たせた例である。このときコア２お
よびクラッド３は実施例１と同様な方法で作製した。
近接して形成されている部分）に本発明の方法により、
非線形光学特性を持たせた例である。このときコア２お
よびクラッド３は実施例１と同様な方法で作製した。
【００３０】方向性結合器の結合部に非線形光学効果を
有する材料を使用すると、入射光強度の増減により、２
つの出力ポートにおける出射光強度の比を変化させるこ
とができる。（このような光結合器を非線形光結合器と
いう）非線形光結合器では光の出力先を変更することが
できるので、これは一種の光スイッチと見なすことがで
きる。図７は、図６に示す本発明の方法により作製した
非線形光結合器における、入射光強度と２本の出力ポー
トから出射される光強度の関係を調べた結果である。入
射光強度の変化により出力ポートから出射される光の強
度比が変化しており、光スイッチングが行えることがわ
かる。これにより、本発明の光導波路が光結合器に使用
できることが確認できた。
有する材料を使用すると、入射光強度の増減により、２
つの出力ポートにおける出射光強度の比を変化させるこ
とができる。（このような光結合器を非線形光結合器と
いう）非線形光結合器では光の出力先を変更することが
できるので、これは一種の光スイッチと見なすことがで
きる。図７は、図６に示す本発明の方法により作製した
非線形光結合器における、入射光強度と２本の出力ポー
トから出射される光強度の関係を調べた結果である。入
射光強度の変化により出力ポートから出射される光の強
度比が変化しており、光スイッチングが行えることがわ
かる。これにより、本発明の光導波路が光結合器に使用
できることが確認できた。
【００３１】
【発明の効果】本発明では、コアの一部のみに光非線形
特性が大きい部分を形成したので、コアの他の部分での
吸収損失を低く抑えることができる。同時に、非線形感
受率の大きい領域（作用部）を短くすることで、微粒子
密度が大きく吸収係数の大きい材料も光導波路として使
用できるという効果も有している。
特性が大きい部分を形成したので、コアの他の部分での
吸収損失を低く抑えることができる。同時に、非線形感
受率の大きい領域（作用部）を短くすることで、微粒子
密度が大きく吸収係数の大きい材料も光導波路として使
用できるという効果も有している。
【００３２】さらに、一旦作製した光導波路の一部にレ
ーザー光を照射するのみで作用部が形成できるので、作
製手順がイオン交換法等の他の方法よりも単純で容易で
ある。また、作用部の長さも、レーザー光のスポットサ
イズを変える、あるいは、集光したレーザー光でコア部
を走査することによって容易に変更でき、光導波路を設
計をする際の自由度を増大させる効果も有している。
ーザー光を照射するのみで作用部が形成できるので、作
製手順がイオン交換法等の他の方法よりも単純で容易で
ある。また、作用部の長さも、レーザー光のスポットサ
イズを変える、あるいは、集光したレーザー光でコア部
を走査することによって容易に変更でき、光導波路を設
計をする際の自由度を増大させる効果も有している。
【００３３】本発明は、レーザー光の波長をクラッドや
ガラス基板で光が吸収されない波長に選ぶことで、一旦
クラッド中に埋め込まれたコア部のみの非線形光学定数
を選択的に変化させ、作用部を形成する。したがって、
コアとクラッドの界面状態を良好に保つことができ、そ
の部分での散乱損失も低く抑えることができる。
ガラス基板で光が吸収されない波長に選ぶことで、一旦
クラッド中に埋め込まれたコア部のみの非線形光学定数
を選択的に変化させ、作用部を形成する。したがって、
コアとクラッドの界面状態を良好に保つことができ、そ
の部分での散乱損失も低く抑えることができる。
【００３４】レーザー光の照射により光非線形が変化す
る材料として、実施例１では、半導体微粒子分散ガラス
を使用し、レーザー光照射による吸収端のシフトに付随
して非線形感受率のが変化を利用した。また、実施例２
では、金属微粒子がレーザ光の照射により粒成長し、そ
れに付随して非線形感受率が増大する効果を利用した。
しかし、本発明はこれらの効果に限ることなく、レーザ
ー光を照射して材料の非線形光学特性が変化するさまざ
まな材料に同様に適用できる。
る材料として、実施例１では、半導体微粒子分散ガラス
を使用し、レーザー光照射による吸収端のシフトに付随
して非線形感受率のが変化を利用した。また、実施例２
では、金属微粒子がレーザ光の照射により粒成長し、そ
れに付随して非線形感受率が増大する効果を利用した。
しかし、本発明はこれらの効果に限ることなく、レーザ
ー光を照射して材料の非線形光学特性が変化するさまざ
まな材料に同様に適用できる。
【図１】本発明の実施例を示す光非線形導波路の概略
図。
図。
【図２】本発明の光導波路を作製する手順を示す概略図
【図３】本発明の光導波路の作用部と作用部以外のコア
の部分の吸収スペクトル、および３次の非線形感受率を
示すグラフ。
の部分の吸収スペクトル、および３次の非線形感受率を
示すグラフ。
【図４】本発明の光導波路の光導波特性を評価した結果
を示す図。
を示す図。
【図５】実施例２に示す光導波路の作用部と作用部以外
のコアの部分の吸収スペクトルおよび３次の非線形感受
率を示すグラフ。
のコアの部分の吸収スペクトルおよび３次の非線形感受
率を示すグラフ。
【図６】実施例３により作製した非線形光結合器の模式
図。
図。
【図７】実施例３により作製した非線形光結合器の動作
の測定結果を示すグラフ。
の測定結果を示すグラフ。
１：基板 ２：導波路（コア） ３：クラッド ４：作用部（光非線形特性の大きい部分） ５：ガラス基板 ６：微粒子分散ガラス ７：レジストマスク ８：微粒子分散ガラスをコアとする光導波 ９：レーザー光 １０：レンズ １１：コア １２：クラッド １３：結合部（作用部） １４：入力ポート １５：出力ポート
Claims (7)
- 【請求項１】透光性基板内の、光を導波する屈折率の大
きいコア部分と、前記コア部分の周囲の屈折率の低いク
ラッド部分とからなる光導波路において、前記コアの一
部のみが非線形光学特性を有する材料からなることを特
徴とする光導波路。 - 【請求項２】 請求項１において、前記コア部材料はレ
ーザー光の照射により、その非線形光学特性が変化する
材料である光導波路。 - 【請求項３】 請求項２において、前記コア部材料は、
ガラスおよび少なくとも半導体微粒子あるいは金属微粒
子からなる材料である光導波路。 - 【請求項４】 請求項３において、前記ガラスは、その
出発原料をシリコンアルコキシドを含む溶液とするゾル
ゲル法によるガラスである光導波路。 - 【請求項５】 請求項３において、前記ガラスは、その
出発原料をシリコンアルコキシド気体、シリコンアルコ
キシドと酸素の混合気体、あるいはシリコンアルコキシ
ドと酸素と不活性ガスの混合気体とするＣＶＤ法による
ガラスである光導波路。 - 【請求項６】 請求項３において、前記半導体微粒子
は、テルル化カドミウム、セレン化カドミウムあるいは
硫化カドミウムからなる、あるいはそれらの混晶からな
る光導波路。 - 【請求項７】 請求項３において、前記金属微粒子は、
金、銀あるいは銅の微粒子である光導波路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29122794A JP3557434B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29122794A JP3557434B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 光導波路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08146475A true JPH08146475A (ja) | 1996-06-07 |
| JP3557434B2 JP3557434B2 (ja) | 2004-08-25 |
Family
ID=17766126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29122794A Expired - Fee Related JP3557434B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3557434B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2322713A (en) * | 1997-02-26 | 1998-09-02 | Samsung Electronics Co Ltd | Method for fabricating low-loss optically active device |
| GB2322712A (en) * | 1997-02-26 | 1998-09-02 | Samsung Electronics Co Ltd | Low-loss optically active device and manufacturing method therefor |
| US6466722B1 (en) | 1998-03-12 | 2002-10-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of fabricating optical nonlinear thin film waveguide and optical nonlinear thin film waveguide |
| US6581414B2 (en) | 1999-02-16 | 2003-06-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Optical nonlinearity material and production method therefor |
| JP2008503776A (ja) * | 2004-06-18 | 2008-02-07 | ザ・トラスティーズ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・ペンシルバニア | 光回路と回路素子およびそれらを形成する方法 |
-
1994
- 1994-11-25 JP JP29122794A patent/JP3557434B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2322713A (en) * | 1997-02-26 | 1998-09-02 | Samsung Electronics Co Ltd | Method for fabricating low-loss optically active device |
| GB2322712A (en) * | 1997-02-26 | 1998-09-02 | Samsung Electronics Co Ltd | Low-loss optically active device and manufacturing method therefor |
| US6031945A (en) * | 1997-02-26 | 2000-02-29 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Low-loss optically active device and manufacturing method therefor |
| US6210867B1 (en) | 1997-02-26 | 2001-04-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for fabricating low-loss optically active device |
| GB2322713B (en) * | 1997-02-26 | 2001-06-13 | Samsung Electronics Co Ltd | Method for fabricating low-loss optically active device |
| GB2322712B (en) * | 1997-02-26 | 2001-06-20 | Samsung Electronics Co Ltd | Low-loss optically active device and manufacturing method therefor |
| US6466722B1 (en) | 1998-03-12 | 2002-10-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of fabricating optical nonlinear thin film waveguide and optical nonlinear thin film waveguide |
| US6581414B2 (en) | 1999-02-16 | 2003-06-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Optical nonlinearity material and production method therefor |
| JP2008503776A (ja) * | 2004-06-18 | 2008-02-07 | ザ・トラスティーズ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・ペンシルバニア | 光回路と回路素子およびそれらを形成する方法 |
| JP4861312B2 (ja) * | 2004-06-18 | 2012-01-25 | ザ・トラスティーズ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・ペンシルバニア | 光回路と回路素子およびそれらを形成する方法 |
| US9008471B2 (en) | 2004-06-18 | 2015-04-14 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Optical circuits and circuit elements |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3557434B2 (ja) | 2004-08-25 |
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