JPH08328061A - 非線形光学材料および非線形光素子ならびに光多重化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数種の光に対してそれぞれ別個に非線形光
学応答を示し、かつその製造が容易な非線形光学材料を
提供する。また、複数種の光についてそれぞれ別個に光
制御を行うことが可能で、かつその製造が容易な非線形
光素子を提供する。さらに、上記の非線形光素子によっ
て複数種の光を制御する際の被制御光を得るのに好適な
光多重化方法を提供する。 【構成】 本発明の非線形光学材料は、複屈折性を有す
る光学的に透明なマトリックスに微粒子を分散させてな
ることを特徴とする。また、本発明の非線形光素子は、
上記本発明の非線形光学材料によって光路の一部または
全部が形成されていることを特徴とする。そして、本発
明の光多重化方法は、偏光方位および波長がそれぞれ異
なる複数種の直線偏光を多重化して、非線形光素子によ
って制御される被制御光を得ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非線形光学材料および非
線形光素子ならびに光多重化方法に係り、特に、複数種
の光に対してそれぞれ別個に非線形光学応答を示す非線
形光学材料および複数種の光についてそれぞれ別個に光
制御を行うことが可能な非線形光素子、ならびに前記の
非線形光素子によって制御される被制御光を得るのに好
適な光多重化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光の波長に比べて十分に小さい金属微粒
子、半導体微粒子もしくは複合微粒子をガラス、高分
子、結晶等の透明なマトリックス中に分散させた材料に
おいて３次の非線形光学特性が観察されており、当該材
料（以下「非線形光学材料」という）が比較的大きな非
線形感受率を示すことが既に報告されている（例えばAp
pl.Phys.,A47,347 (1988)およびJ.Ceram.Soc.Japan,10
1,1340 (1993)参照）。このため、上記の非線形光学材
料は光スイッチ等の非線形光素子の材料として注目を集
めており、当該非線形光学材料によって光路の一部また
は全部を形成した非線形光素子の開発が進められてい
る。

【０００３】上記の非線形光素子は、従来、１種類の入
射光について光制御を行うものであったが、近年、複数
種の入射光についてそれぞれ別個に光制御を行うことが
可能な非線形光素子が開発されている（特開平６−２０
８１４９号公報参照）。この非線形光素子は、異なる波
長の光を吸収して３次の非線形光学効果を示す複数種の
微粒子（金属微粒子または半導体微粒子）をマトリック
スに分散させてなる非線形光学材料を利用したものであ
り、マトリックスに分散されている複数種の微粒子各々
についての吸収波長の光に対してそれぞれ別個に光双安
定特性を示す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数種
の光についてそれぞれ別個に光制御を行うことが可能な
上記の非線形光素子を構成している前記の非線形光学材
料を得るためには、複数種の微粒子をそれぞれのサイズ
を制御しつつマトリックスに分散させる必要があり、こ
のような非線形光学材料を得ることは実際上極めて困難
である。

【０００５】本発明の第１の目的は、複数種の光に対し
てそれぞれ別個に非線形光学応答を示し、かつその製造
が容易な非線形光学材料を提供することにある。

【０００６】また、本発明の第２の目的は、複数種の光
についてそれぞれ別個に光制御を行うことが可能で、か
つその製造が容易な非線形光素子を提供することにあ
る。

【０００７】そして、本発明の第３の目的は、上記第２
の目的を達成する非線形光素子によって複数種の光を制
御する際の被制御光を得るのに好適な光多重化方法を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、マトリッ
クスに微粒子を分散させてなる非線形光学材料の光吸収
特性について詳細に研究した結果、非線形光学材料の光
吸収のピーク位置、ひいては３次の非線形感受率のピー
ク位置がマトリックスの屈折率に応じて変化することを
見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至っ
た。

【０００９】すなわち、上記第１の目的を達成する本発
明の非線形光学材料は、複屈折性を有する光学的に透明
なマトリックスに微粒子を分散させてなることを特徴と
するものである。

【００１０】また、上記第２の目的を達成する本発明の
非線形光素子は、上記本発明の非線形光学材料によって
光路の一部または全部が形成されていることを特徴とす
るものである。

【００１１】そして、上記第３の目的を達成する本発明
の光多重化方法は、偏光方位および波長がそれぞれ異な
る複数種の光を多重化して、非線形光素子によって制御
される被制御光を得ることを特徴とするものである。

【００１２】以下、本発明を詳細に説明する。まず本発
明の非線形光学材料について説明すると、この非線形光
学材料は、上述のように、複屈折性を有する光学的に透
明なマトリックスに微粒子を分散させてなるものであ
る。

【００１３】ここで、本発明でいう「光学的に透明なマ
トリックス」とは、当該マトリックスに分散させようと
する微粒子についての吸収ピーク波長域における光吸収
係数αが概ね１０ｃｍ^-1以下であるものを意味する。非
線形光学材料の非線形光学特性は、当該非線形光学材料
中に分散されている微粒子の吸収ピーク波長（微粒子が
金属微粒子または金属のコアを有する複合微粒子の場合
は、金属微粒子またはコアのプラズモン吸収ピーク波
長）近傍で最も増大するので、当該非線形光学材料に非
線形光学応答を発現させるための光としては前記の吸収
ピークまたはその近傍の波長の光を使用することが好ま
しいわけであるが、微粒子の吸収ピーク波長またはその
近傍にマトリックスの吸収が存在すると、入射した光が
この吸収によって減衰ないし消失してしまう。マトリッ
クスとしては、上記の光吸収係数αが５ｃｍ^-1以下のも
のが特に好ましい。

【００１４】本発明の非線形光学材料でのマトリックス
は、複屈折性を有する光学的に透明なものであればよい
が、その中でも偏光方向における屈折率の最大差が０．
０１以上のものが好ましい。この最大差が０．０１未満
のマトリックスを用いた場合には、偏光方位が異なる複
数の直線偏光についての吸収ピーク波長（３次の非線形
光学効果が発現する波長）の差が微小になる結果、これ
ら複数種の直線偏光に対してそれぞれ別個に非線形光学
応答を示す非線形光学材料を得ることが困難になる。偏
光方向における屈折率の最大差は０．０５以上であるこ
とが特に好ましい。なお、本発明でいう「偏光方位」と
は直線偏光の振動方向の方位を意味し、振動方向が鉛直
方向である場合を０度として０〜１８０度の角度で表
す。また、本発明でいう「偏光方向における屈折率の最
大差」とは、屈折率楕円体の屈折率の最大値と最小値の
差を意味する。

【００１５】光学的に透明で、かつ、偏光方向における
屈折率の最大差が０．０１以上であるマトリックスの具
体例としては、ＴｉＯ₂ ，ＴｅＯ₂ ，ＣａＣＯ₃ ，ＹＶ
Ｏ₄，ＬｉＮｂＯ₃ ，ＮａＮＯ₃ ，ＮａＮＯ₂ ，ＰｂＭ
ｏＯ₄ ，Ｂａ₂ＬｉＮｂ₅Ｏ₁₅，ＨｇＳ，Ａｇ₃ＳｂＳ₃
およびＬｉＩＯ₃ の各単結晶体が挙げられる。非線形光
素子を用いた光学系では、通常、波長３００〜２０００
ｎｍの単色の直線偏光が使用されるわけであるが、上記
の各単結晶体は３００〜２０００ｎｍの波長域において
実用上十分な耐光性を有しており、この点からも本発明
の非線形光学材料のマトリックスとして好適である。

【００１６】上記の各単結晶体の中でも、偏光方向にお
ける屈折率差が大きく、また、耐候性に優れているとい
う観点からすると、ＴｉＯ₂ ，ＴｅＯ₂ ，ＣａＣＯ₃ ，
ＹＶＯ₄ ，ＬｉＮｂＯ₃ ，ＮａＮＯ₃ およびＰｂＭｏＯ
₄ の各単結晶体が好ましい。また、非線形光学材料にお
ける３次の非線形感受率｜χ⁽³⁾｜を当該｜χ⁽³⁾｜測定
時の測定光の波長下における光吸収係数αで規格化した
｜χ⁽³⁾｜／αの値が大きい非線形光学材料を得るうえ
からは 、当該非線形光学材料に非線形光学応答を発現
させるために使用する光の波長下における屈折率が高い
（例えば１．９以上）マトリックスが好ましい。そし
て、このような観点からすると、マトリックスに分散さ
せる微粒子が後述する金属ないし合金からなる微粒子ま
たは複合微粒子である場合には、上記の各単結晶体の中
でもＴｉＯ₂ ，ＴｅＯ₂ ，ＹＶＯ₄，ＬｉＮｂＯ₃ およ
びＰｂＭｏＯ₄ の各単結晶体が好ましい。さらに、非線
形光学応答の速度が速い非線形光学材料を得るうえから
は、マトリックスの熱伝導率は高い（例えば２Ｗ／ｍＫ
以上）方が好ましく、このような観点からすると、上記
の各単結晶体の中でもＴｉＯ₂ およびＬｉＮｂＯ₃ が好
ましい。

【００１７】上述したマトリックスに分散させる微粒子
は、当該微粒子を分散させることによって非線形光学材
料を得ることができるものであればよいが、実用上は、
そのサイズが１〜５００ｎｍであるものが好ましい。微
粒子のサイズが１ｎｍ未満では、この微粒子をマトリッ
クスに分散させることによって発現する非線形光学特性
が微弱になり、非線形光素子に利用することができる非
線形光学材料を得ることが困難になる。一方、微粒子の
サイズが５００ｎｍを超えると、この微粒子をマトリッ
クスに分散させることによって発現する非線形光学特性
が微弱になる他、当該微粒子による光散乱が強くなって
光損失が増大するので、非線形光素子に利用することが
できる非線形光学材料を得ることが困難になる。微粒子
のサイズは２〜２００ｎｍであることが特に好ましい。
なお、本発明でいう微粒子のサイズとは、微粒子の形状
が球形である場合にはその直径を意味し、微粒子の形状
が非球形である場合には長手方向の長さ（最長寸法）を
意味する。

【００１８】ただし、前述したように非線形光学材料に
非線形光学応答を発現させるための光としては、当該非
線形光学材料中に分散されている微粒子の吸収ピーク近
傍の波長の光を使用することが好ましく、また、非線形
光素子を用いた光学系では、通常、波長３００〜２００
０ｎｍの単色の直線偏光が使用されることから、上記の
微粒子は、非線形性を増大させる吸収ピークが３００〜
２０００ｎｍの波長域内にあるものが好ましい。さら
に、当該微粒子としては、マトリックスの屈折率の違い
に起因する光吸収ピーク位置、ひいては３次の非線形感
受率のピーク位置の変化が大きいものが好ましい。

【００１９】上記の観点から、微粒子としては下記(i)
〜(ii)のものが好ましい。 (i) Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，
Ｎｂ，Ｔａ，Ｂｉ，ＳｂおよびＰｂからなる群より選ば
れた金属単体、前記群より選ばれた金属同士の合金また
は前記群より選ばれた金属の１種もしくは複数種を総量
で８０モル％以上含む合金からなるもの。

【００２０】(ii) Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｐｔ，Ｐ
ｄ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｍ
ｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｂｉ，ＳｂおよびＰｂから
なる群より選ばれた金属単体、前記群より選ばれた金属
同士の合金または前記群より選ばれた金属の１種もしく
は複数種を総量で８０モル％以上含む合金からなるコア
の表面を当該コアおよびマトリックスとは異なる物質か
らなるシェルで被覆してなる複合微粒子。当該複合微粒
子を構成するシェルの具体例としては、Ｃｕ，Ａｕ，Ａ
ｇおよびＡｌの各金属単体およびこれらの金属同士の合
金が挙げられる。

【００２１】上述した微粒子の中でも、Ｃｕ，Ａｕ，Ａ
ｇおよびＳｎからなる群より選ばれた金属単体または前
記の群より選ばれた金属同士の合金からなるもの、なら
びにＣｕ，Ａｕ，ＡｇおよびＳｎからなる群より選ばれ
た金属単体または前記の群より選ばれた金属同士の合金
からなるコアの表面を当該コアおよびマトリックスとは
異なる物質からなるシェルで被覆してなる複合微粒子が
特に好ましい。

【００２２】前述したマトリックスには、上述した微粒
子の複数種を分散させてもよいが、目的とする非線形光
学材料を容易に製造するうえからは１種類の微粒子を分
散させることが好ましい。非線形光学材料に占める微粒
子の割合は、目的とする非線形光学材料の用途、微粒子
の材質、マトリックスの材質等に応じて適宜変更可能で
あるが、概ね０．０００１〜６０体積％の範囲内であ
る。

【００２３】上述した微粒子を前述したマトリックスに
分散させてなる本発明の非線形光学材料は、例えば、所
望材質のマトリックスに微粒子形成用のイオン種をイオ
ン注入することにより、または、このイオン注入後に熱
処理を施すことにより得ることができる。複合微粒子を
形成する場合には、コア形成用のイオン種をイオン注入
することにより、または、このイオン注入後に熱処理を
施すことによりコアを形成し、この後、シェル形成用の
イオン種をイオン注入することにより、または、このイ
オン注入後に熱処理を施すことによりシェルを形成す
る。また、マトリックス用のバルク単結晶をチョクラル
スキー法等の液相法により作製する際に、単結晶の原料
に微粒子を添加したものからバルク単結晶を作製するこ
とによっても目的とする非線形光学材料を得ることがで
きる。

【００２４】上述のようにして得られる本発明の非線形
光学材料に直線偏光を入射させた場合の光吸収のピーク
位置、ひいては３次の非線形感受率のピーク位置は、前
記の直線偏光の偏光方位に応じて異なる。すなわち、本
発明の非線形光学材料は、当該非線形光学材料に入射し
た直線偏光の偏光方位に対応した複数の光吸収ピーク、
ひいては３次の非線形感受率についての複数のピークを
有する。したがって、本発明の非線形光学材料における
光吸収ピークまたはその近傍の波長を有し、かつ、前記
の光吸収ピークが発現する偏光方位を有する単色もしく
は狭帯域の直線偏光を複数種多重化した光を本発明の非
線形光学材料に入射させた場合には、当該非線形光学材
料は前記多重化した光を構成している各直線偏光に対し
てそれぞれ別個に非線形光学応答を示す。

【００２５】なお、本発明でいう「狭帯域の直線偏光」
とは、これらの直線偏光を多重化したときに干渉を起こ
さない、または、干渉を起こすものの、当該干渉が本発
明の非線形光学材料における非線形光学応答に実質的に
影響を及ぼさない直線偏光を意味する。

【００２６】次に、本発明の非線形光素子について説明
する。本発明の非線形光素子は、前述したように、上述
した本発明の非線形光学材料によって光路の一部または
全部が形成されていることを特徴とするものである。こ
の非線形光素子は、光路の一部または全部を形成してい
る前記の非線形光学材料の非線形光学特性を利用して光
制御を行う非線形光素子であれば如何なる形態（例えば
ファブリ・ペロー共振器型，導波路型，方向性結合器
型，ループファイバー型等）および用途（例えば光スイ
ッチ，光変調器，光シャッタ，光フィルタ，光論理素
子，光メモリ，光交換器，光ゲート素子等）のものであ
ってもよい。

【００２７】上記の非線形光素子は、例えば次のように
して駆動されて光制御を行う。すなわち、非線形光素子
によって制御しようとする光（以下「被制御光」とい
う）を当該非線形光素子に入射させるにあたり、非線形
光素子からの出射光強度をオフ状態にしたい場合には被
制御光の入射強度が前記の非線形光学材料に非線形光学
応答を生じさせない強度となるように当該被制御光の入
射強度を調整し、非線形光素子からの出射光強度をオン
状態にしたい場合には被制御光の入射強度が前記の非線
形光学材料に非線形光学応答を生じさせる強度となるよ
うに当該被制御光の入射強度を調整する。

【００２８】このとき、後述する本発明の光多重化方法
によって複数種の直線偏光を多重化したものを上記の被
制御光として用い、当該被制御光を構成している各直線
偏光の入射強度をそれぞれ調整することにより、これら
の直線偏光の各々を別個に光制御することができる。

【００２９】あるいは、非線形光学材料に非線形光学応
答を生じさせない入射光強度のバイアスポンピング光
（定常入力光）と、このバイアスポンピング光と同一波
長のトリガーポンピング光（パルス光）とを非線形光素
子に入射させ、非線形光素子からの出射光強度をオフ状
態にしたい場合には、バイアスポンピング光とトリガー
ポンピング光とが重畳された光の入射強度が前記の非線
形光学材料に非線形光学応答を生じさせない強度となる
ようにバイアスポンピング光またはトリガーポンピング
光の入射強度を調整し、非線形光素子からの出射光強度
をオン状態にしたい場合には、バイアスポンピング光と
トリガーポンピング光とが重畳された光の入射強度が前
記の非線形光学材料に非線形光学応答を生じさせる強度
となるようにバイアスポンピング光またはトリガーポン
ピング光の入射強度を調整する。

【００３０】このとき、上記のバイアスポンピング光お
よびトリガーポンピング光のいずれか一方が被制御光と
して用いられ、他方が制御光として用いられる。そし
て、後述する本発明の光多重化方法によって複数種の直
線偏光を多重化したものを上記の被制御光として用い、
当該被制御光を構成している直線偏光と偏光方位および
波長の点で同じ直線偏光を多重化したものを制御光とし
て用い、かつ、当該制御光を構成している各直線偏光の
入射強度をそれぞれ調整することにより、被制御光を構
成している直線偏光の各々を別個に制御することができ
る。

【００３１】次に、本発明の光多重化方法について説明
する。本発明の光多重化方法は、前述したように、偏光
方位および波長がそれぞれ異なる複数種の光を多重化し
て、非線形光素子によって制御される被制御光を得るこ
とを特徴とするものである。この方法は、上述した本発
明の非線形光素子によって複数種の直線偏光をそれぞれ
別個に光制御する際の被制御光を得るのに好適な方法で
あり、当該方法によって被制御光を得るにあたっては、
次のようにして直線偏光を多重化する。

【００３２】すなわち、上述した本発明の非線形光素子
は、光路の一部または全部が前述した本発明の非線形光
学材料によって形成されているものであり、この非線形
光学材料に直線偏光を入射させた場合の光吸収のピーク
位置、ひいては３次の非線形感受率のピーク位置は、本
発明の非線形光学材料についての説明の中で既に述べた
ように、入射させた直線偏光の偏光方位に応じて異な
る。したがって、上記の被制御光を得るにあたっては、
当該被制御光を入射させようとする非線形光素子を構成
している非線形光学材料（本発明の非線形光学材料）に
おける光吸収ピークまたはその近傍の波長を有し、か
つ、前記の光吸収ピークが発現する偏光方位を有する単
色もしくは狭帯域の直線偏光を所望数多重化する。多重
度は特に限定されるものではないが、例えば市販の偏光
子を用いれば直線偏光の偏光方位を１度の精度で容易に
制御することができ、これにより多重度が９０の被制御
光を容易に得ることができる。

【００３３】上述のようにして複数種の直線偏光を多重
化してなる被制御光を前述した本発明の非線形光素子に
入射させた場合には、当該素子の光路の一部または全部
を形成している本発明の非線形光学材料の非線形光学効
果により、被制御光を構成している各直線偏光をそれぞ
れ別個に光制御することが可能になる。

【００３４】

【作用】光学的に透明なマトリックスに微粒子を分散さ
せてなる非線形光学材料の光吸収のピーク位置、ひいて
は３次の非線形感受率のピーク位置は、マトリックスの
屈折率に応じて変化する。本発明の非線形光学材料にお
けるマトリックスは複屈折性を有するので、この非線形
光学材料に直線偏光を入射させた場合の光吸収のピーク
位置、ひいては３次の非線形感受率のピーク位置は、入
射させた直線偏光の偏光方位に応じて異なる。すなわ
ち、本発明の非線形光学材料は、当該非線形光学材料に
入射した直線偏光の偏光方位に対応した複数の光吸収ピ
ーク、ひいては３次の非線形感受率についての複数のピ
ークを有する。

【００３５】したがって、本発明の非線形光学材料にお
ける光吸収ピークまたはその近傍の波長を有し、かつ、
前記の光吸収ピークが発現する偏光方位を有する単色も
しくは狭帯域の直線偏光を複数種多重化した光を本発明
の非線形光学材料に入射させた場合には、当該非線形光
学材料は前記多重化した光を構成している各直線偏光に
対してそれぞれ別個に非線形光学応答を示す。

【００３６】また、本発明の非線形光学材料において
は、マトリックスに分散している微粒子はその組成から
みて２種類以上であっても勿論よいが、１種類で十分で
ある。したがって、異なる波長の光を吸収して３次の非
線形光学効果を示す複数種の微粒子をマトリックスに分
散させてなる従来の非線形光学材料に比べて、その製造
が容易である。

【００３７】一方、本発明の非線形光素子では、上述し
た本発明の非線形光学材料によって光路の一部または全
部が形成されている。したがって、前記の非線形光学材
料における光吸収ピークまたはその近傍の波長を有し、
かつ、前記の光吸収ピークが発現する偏光方位を有する
単色もしくは狭帯域の直線偏光を複数種多重化した光を
当該非線形光素子による被制御光として用いることによ
り、当該被制御光を構成している直線偏光の各々を別個
に光制御することが可能になる。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 実施例１ 市販のＴｉＯ₂ 単結晶から板材を切り出し、両平面を光
学研磨して、ＴｉＯ₂結晶のＺ面が主表面に位置してい
る厚さ０．２ｍｍの板状試料を得た。市販のエリプソメ
ータを用いて、前記の板状試料の直線偏光（波長６３３
ｎｍ）に対する屈折率を当該直線偏光の偏光方位を０度
から９０度まで変化させて測定したところ、図１に示す
ように、当該板状試料における偏光方向の違いによる屈
折率の最大差は約０．２８であった。

【００３９】次に、市販のイオン注入装置を用いて加速
エネルギー１６０ｋｅＶの条件下で上記の板状試料にド
ーズ量２×１０⁷ イオン／ｃｍ² までＡｇ⁺ イオンを注
入して、当該板状試料中にＡｇ微粒子を析出させた。こ
れにより、ＴｉＯ₂ 単結晶基板からなるマトリックスに
Ａｇ微粒子を分散させてなる非線形光学材料が得られ
た。

【００４０】上記の非線形光学材料を透過型電子顕微鏡
（ＴＥＭ）で観察したところ、ＴｉＯ₂ 単結晶基板の表
面（イオン注入を行った側の表面）から１００ｎｍの深
さまでＡｇ微粒子の析出が認められ、当該Ａｇ微粒子は
ほぼ球形をなし、その平均サイズは３０ｎｍ、微粒子サ
イズ分布の比標準偏差（標準偏差を平均半径で規格化し
た値）は０．２であった。また、この非線形光学材料
（イオン注入部）に占めるＡｇ微粒子の割合は約３０体
積％であった。

【００４１】この非線形光学材料の光吸収曲線は、偏光
方位が０度，４０度または９０度の直線偏光についてそ
れぞれ図２に示す通りであった。そして、Ａｇ微粒子の
プラズモン吸収ピーク位置は、偏光方位が０度の直線偏
光に対しては５６３ｎｍ、偏光方位が４０度の直線偏光
に対しては５９３ｎｍ、偏光方位が９０度の直線偏光に
対しては６１７ｎｍであり、直線偏光の偏光方向による
差異が認められた。

【００４２】上記の非線形光学材料について、（１）偏
光方位０度，波長５６３ｎｍの直線偏光からなるパルス
幅５ｐｓのパルス光、（２）偏光方位４０度，波長５９
３ｎｍの直線偏光からなるパルス幅５ｐｓのパルス光、
または（３）偏光方位９０度，波長６１７ｎｍの直線偏
光からなるパルス幅５ｐｓのパルス光を用いた縮退四光
波混合法により３次の非線形感受率｜χ⁽³⁾｜を測定
し、この測定結果と｜χ⁽³⁾｜測定時の上記パルス光の
波長下での光吸収係数αとから｜χ⁽³⁾｜／αの値を求
めた。その結果、上記（１）のパルス光を用いたときの
｜χ⁽³⁾｜／αは１．２×１０^-9 esu・ｃｍ、上記
（２）のパルス光を用いたときの｜χ⁽³⁾｜／αは１．
３×１０^-9 esu・ｃｍ、上記（３）のパルス光を用いた
ときの｜χ⁽³⁾｜／αは０．９×１０^-9 esu・ｃｍであ
った。

【００４３】次に、上記の非線形光学材料（厚さ０．２
ｍｍ）の両面に誘電体多層膜からなる厚さ２μｍの反射
防止膜を蒸着した後、ミラーの反射率９０％、共振器長
０．８ｍｍのファブリ・ペロー共振器に挿入して、ファ
ブリ・ペロー共振器型の光双安定スイッチ素子を作製し
た。

【００４４】この光双安定スイッチ素子に、被制御光と
して（ｉ）偏光方位０度，波長５６３ｎｍの直線偏光か
らなるパルス幅５ｐｓ，スポット径１０μｍのパルス
光、（ii）偏光方位４０度，波長５９３ｎｍの直線偏光
からなるパルス幅５ｐｓ，スポット径１０μｍのパルス
光、および（iii）偏光方位９０度，波長６１７ｎｍの
直線偏光からなるパルス幅５ｐｓ，スポット径１０μｍ
のパルス光を多重化したものを大気中、室温下で入射さ
せた。その結果、図３に示すように、上記（ｉ）のパル
ス光に対しては入射光強度２５０ｍＷで、上記（ii）の
パルス光に対しては入射光強度２２０ｍＷで、上記（ii
i）のパルス光に対しては入射光強度２８０ｍＷで、そ
れぞれ光双安定スイッチ動作が認められた。

【００４５】したがって、上記の光双安定スイッチ素子
に上記の被制御光を入射させた場合には、当該被制御光
を構成している各パルス光（直線偏光）の入射強度をそ
れぞれ調整することにより、これらのパルス光（直線偏
光）の各々を別個に光制御することができる。

【００４６】比較例１ 複屈折性を有していないという点で本発明の限定範囲外
であるＺｎＳ基板をマトリックスとして用いた以外は実
施例１と同様にして、Ａｇ微粒子が分散した厚さ０．２
ｍｍのＺｎＳ基板（以下「Ａｇ微粒子分散ＺｎＳ基板」
という）を得た。このＡｇ微粒子分散ＺｎＳ基板をＴＥ
Ｍで観察したところ、ＺｎＳ基板の表面（イオン注入を
行った側の表面）から８０ｎｍの深さまでＡｇ微粒子の
析出が認められ、当該Ａｇ微粒子はほぼ球形をなし、そ
の平均サイズは２６ｎｍであった。また、このＡｇ微粒
子分散ＺｎＳ基板の光吸収曲線は、偏光方位が０度，４
０度および９０度の直線偏光のいずれについても図４に
示す通りであり、直線偏光の偏光方向による差異は認め
られなかった。そして、Ａｇ微粒子のプラズモン吸収ピ
ーク位置は、偏光方位が０度，４０度および９０度の直
線偏光のいずれに対しても４５０ｎｍであった。

【００４７】上記のＡｇ微粒子分散ＺｎＳ基板につい
て、実施例１で用いた（１）〜（３）のパルス光と同じ
パルス光を用いた縮退四光波混合法により３次の非線形
感受率｜χ⁽³⁾｜を測定し、この測定結果と｜χ⁽³⁾｜測
定時の上記パルス光の波長下での光吸収係数αとから｜
χ⁽³⁾｜／αの値を求めた。その結果、前記（１）のパ
ルス光を用いたときの｜χ⁽³⁾｜／αは３．１×１０^-11
esu・ｃｍ、前記（２）のパルス光を用いたときの｜χ
⁽³⁾｜／αは１．８×１０^-11 esu・ｃｍ、前記（３）の
パルス光を用いたときの｜χ⁽³⁾｜／αは０．２×１０
^-11 esu・ｃｍであった。

【００４８】次に、上記のＡｇ微粒子分散ＺｎＳ基板を
用いて実施例１と同様にしてファブリ・ペロー共振器型
の光双安定スイッチ素子を作製し、この光双安定スイッ
チ素子に、被制御光として実施例１で用いた被制御光と
同じものを大気中、室温下で入射させた。その結果、被
制御光を構成している各パルス光（直線偏光）の入射光
強度をそれぞれ１０００ｍＷまで高めても光双安定スイ
ッチ動作は認められなかった。

【００４９】実施例２〜実施例１５ マトリックスおよび微粒子形成用のイオン種としてそれ
ぞれ表１に示すものを用い、イオン注入時のドーズ量を
表１に示す量とした以外は実施例１と同様にして、表１
に示すマトリックスに表１に示す微粒子を分散させてな
る非線形光学材料を得た。そして、これらの非線形光学
材料について、表２に示す偏光角および波長の直線偏光
からなるパルス光（パルス幅５ｐｓ）を用いたときの｜
χ⁽³⁾｜／αの値を実施例１と同様にして求めた。これ
らの結果を表２に示す。

【００５０】

【表１】

【００５１】

【表２】

【００５２】表２に示したように、実施例２〜実施例１
５のそれぞれで得られた非線形光学材料は、所定の波長
および偏光角を有する複数の直線偏光、すなわち、当該
非線形光学材料における光吸収ピークの波長を有し、か
つ、前記の光吸収ピークが発現する偏光方位を有する複
数の直線偏光に対して、それぞれ別個に非線形光学応答
を示す。

【００５３】次に、実施例２〜実施例１５のそれぞれで
得られた非線形光学材料を用いて、実施例毎に実施例１
と同様にしてファブリ・ペロー共振器型の光双安定スイ
ッチ素子を作製した。そして、これらの光双安定スイッ
チ素子に、表２に示した直線偏光と偏光方位および波長
の点で同じ直線偏光からなるパルス光（実施例毎に３種
類づつ）を多重化して被制御光を得、この被制御光を大
気中、室温下でそれぞれ入射させて、光双安定スイッチ
動作が起こる入射光強度を前記のパルス光毎に測定し
た。その結果、光双安定スイッチ動作が起こる入射光強
度（前記のパルス光毎に測定したもの）は、いずれの光
双安定スイッチ素子においても４００ｍＷ以下であっ
た。

【００５４】実施例１６ 実施例１と同様にして厚さ０．２ｍｍのＴｉＯ₂ 単結晶
基板からなるマトリックスにＡｇ微粒子を分散させてな
る非線形光学材料を得、この非線形光学材料を用いて実
施例１と同様にしてファブリ・ペロー共振器型の光双安
定スイッチ素子を作製した。

【００５５】この光双安定スイッチ素子に、被制御光と
して下記（ｉ）〜（ｘ） （ｉ）偏光方位０度，波長５６３ｎｍの直線偏光からな
るパルス幅５ｐｓ，スポット径１０μｍのパルス光、
（ii）偏光方位１５度，波長５７０ｎｍの直線偏光から
なるパルス幅５ｐｓ，スポット径１０μｍのパルス光、
（iii）偏光方位２５度，波長５７５ｎｍの直線偏光か
らなるパルス幅５ｐ ｓ，スポット径１０μｍのパルス
光、（iv）偏光方位３５度，波長５８１ｎｍの直線偏光
からなるパルス幅５ｐｓ，スポット径１０μｍのパルス
光、（ｖ）偏光方位４２度，波長５８７ｎｍの直線偏光
からなるパルス幅５ｐｓ，スポット径１０μｍのパルス
光、（vi）偏光方位５０度，波長５９５ｎｍの直線偏光
からなるパルス幅５ｐｓ，スポット径１０μｍのパルス
光、（vii）偏光方位５７度，波長６００ｎｍの直線偏
光からなるパルス幅５ｐ ｓ，スポット径１０μｍのパ
ルス光、（viii）偏光方位６５度，波長６０５ｎｍの直
線偏光からなるパルス幅５ｐｓ，スポット径１０μｍの
パルス光、（ix）偏光方位７６度，波長６１１ｎｍの直
線偏光からなるパルス幅５ｐｓ，スポット径１０μｍの
パルス光、（ｘ）偏光方位９０度，波長６１７ｎｍの直
線偏光からなるパルス幅５ｐｓ，スポット径１０μｍの
パルス光、の１０種のパルス光を多重化したものを大気
中、室温下で入射させた。なお、これらのパルス光の波
長は、偏光方位が上記（ｉ）〜（ｘ）のそれぞれに記載
した角度である直線偏光を上記の非線形光学材料に入射
させたときにおける当該非線形光学材料の光吸収ピーク
位置と同じである（図１参照）。

【００５６】その結果、上記（ｉ）のパルス光に対して
は入射光強度２５０ｍＷで、上記（ii）のパルス光に対
しては入射光強度２３０ｍＷで、上記（iii）のパルス
光に対しては入射光強度２６０ｍＷで、上記（iv）のパ
ルス光に対しては入射光強度２２０ｍＷで、上記（ｖ）
のパルス光に対しては入射光強度２４０ｍＷで、上記
（vi）のパルス光に対しては入射光強度２５０ｍＷで、
上記（vii）のパルス光に対しては入射光強度２６０ｍ
Ｗで、上記（viii）のパルス光に対しては入射光強度２
６０ｍＷで、上記（ix）のパルス光に対しては入射光強
度２７０ｍＷで、上記（ｘ）のパルス光に対しては入射
光強度２８０ｍＷで、それぞれ光双安定スイッチ動作が
認められた。

【００５７】したがって、上記の光双安定スイッチ素子
に上記の被制御光を入射させた場合には、当該被制御光
を構成している各パルス光（直線偏光）の入射強度をそ
れぞれ調整することにより、これらのパルス光（直線偏
光）の各々を別個に光制御することができる。

【００５８】実施例１７ 実施例１と同様にしてＴｉＯ₂ 単結晶から厚さ０．２ｍ
ｍの板状試料を得、この板状試料に市販のイオン注入装
置を用いてＣｕ⁺ イオンをドーズ量１．８×１０¹⁷ イ
オン／ｃｍ² まで注入し、これにより当該板状試料中に
Ｃｕ 微粒子を析出させた後、Ａｇ⁺ イオンをドーズ量
１．０×１０¹⁷ イオン／ｃｍ²まで注入して、非線形光
学材料を得た。

【００５９】Ｃｕ⁺ イオンを注入した後の板状試料をＴ
ＥＭで観察したところ、ＴｉＯ₂ 単結晶基板の表面（イ
オン注入を行った側の表面）から８０ｎｍの深さまでＣ
ｕ微粒子の析出が認められ、当該Ｃｕ微粒子はほぼ球形
をなし、その平均サイズは１６ｎｍであった。また、最
終的に得られた非線形光学材料をＴＥＭで観察したとこ
ろ、ほぼ球形をなす平均サイズ２５ｎｍの微粒子が観察
され、電子線回折分析の結果、当該微粒子の表面はＡｇ
であることが確認された。このことから、当該非線形光
学材料は、ＣｕからなるコアをＡｇからなるシェルで被
覆してなる複合微粒子がＴｉＯ₂ 単結晶基板に分散した
ものであることが判明した。なお、この非線形光学材料
（イオン注入部）に占める複合微粒子の割合は約１８体
積％であった。

【００６０】この非線形光学材料の光吸収特性を偏光方
位０度，４０度または９０度の直線偏光を用いてそれぞ
れ測定したところ、偏光方位０度の直線偏光についての
光吸収ピーク位置は６５０ｎｍ、偏光方位４０度の直線
偏光についての光吸収ピーク位置は６６３ｎｍ、偏光方
位９０度の直線偏光についての光吸収ピーク位置は６８
６ｎｍであった。

【００６１】上記の非線形光学材料について、（１）偏
光方位０度，波長６５０ｎｍの直線偏光からなるパルス
幅５ｐｓのパルス光、（２）偏光方位４０度，波長６６
３ｎｍの直線偏光からなるパルス幅５ｐｓのパルス光、
または（３）偏光方位９０度，波長６８６ｎｍの直線偏
光からなるパルス幅５ｐｓのパルス光を用いた以外は実
施例１と同様にして｜χ⁽³⁾｜／αの値を求めた。その
結果、上記（１）のパルス光を用いたときの｜χ⁽³⁾｜
／αは６．２×１０^-9 esu・ｃｍ、上記（２）のパルス
光を用いたときの｜χ⁽³⁾｜／αは７．１×１０^-9 esu
・ｃｍ、上記（３）のパルス光を用いたときの｜χ⁽³⁾
｜／αは６．９×１０^-9 esu・ｃｍであった。

【００６２】次に、上記の非線形光学材料を用いて実施
例１と同様にしてファブリ・ペロー共振器型の光双安定
スイッチ素子を作製し、この光双安定スイッチ素子に、
被制御光として（ｉ）偏光方位０度，波長６５０ｎｍの
直線偏光からなるパルス幅５ｐｓ，スポット径１０μｍ
のパルス光、（ii）偏光方位４０度，波長６６３ｎｍの
直線偏光からなるパルス幅５ｐｓ，スポット径１０μｍ
のパルス光、および（iii）偏光方位９０度，波長６８
６ｎｍの直線偏光からなるパルス幅５ｐｓ，スポット径
１０μｍのパルス光を多重化したものを大気中、室温下
で入射させた。その結果、上記（ｉ）のパルス光に対し
ては入射光強度８０ｍＷで、上記（ii）のパルス光に対
しては入射光強度７５ｍＷで、上記（iii）のパルス光
に対しては入射光強度８５ｍＷで、それぞれ光双安定ス
イッチ動作が認められた。

【００６３】したがって、上記の光双安定スイッチ素子
に上記の被制御光を入射させた場合には、当該被制御光
を構成している各パルス光（直線偏光）の入射強度をそ
れぞれ調整することにより、これらのパルス光（直線偏
光）の各々を別個に光制御することができる。

【００６４】実施例１８ チョクラルスキー法により、Ａｕコロイド微粒子（平均
サイズ５０ｎｍ）を含有するＬｉＮｂＯ₃ 融液から単結
晶を作製した。この単結晶は、平均サイズ２３ｎｍのＡ
ｕ微粒子を含有するＬｉＮｂＯ₃ からなるものであり、
当該単結晶に占めるＡｕ微粒子の割合は１２体積％であ
った。上記の単結晶から板材を切り出し、両面を光学研
磨して、厚さ０．２ｍｍの板状を呈する非線形光学材料
を得た。この非線形光学材料の光吸収特性を偏光方位０
度，４０度または９０度の直線偏光を用いてそれぞれ測
定したところ、偏光方位０度の直線偏光についての光吸
収ピーク位置は６０８ｎｍ、偏光方位４０度の直線偏光
についての光吸収ピーク位置は６１５ｎｍ、偏光方位９
０度の直線偏光についての光吸収ピーク位置は６２４ｎ
ｍであった。

【００６５】上記の非線形光学材料について、（１）偏
光方位０度，波長６０８ｎｍの直線偏光からなるパルス
幅５ｐｓのパルス光、（２）偏光方位４０度，波長６１
５ｎｍの直線偏光からなるパルス幅５ｐｓのパルス光、
または（３）偏光方位９０度，波長６２４ｎｍの直線偏
光からなるパルス幅５ｐｓのパルス光を用いた以外は実
施例１と同様にして｜χ⁽³⁾｜／αの値を求めた。その
結果、上記（１）のパルス光を用いたときの｜χ⁽³⁾｜
／αは１．２×１０^-9 esu・ｃｍ、上記（２）のパルス
光を用いたときの｜χ⁽³⁾｜／αは１．１×１０^-9 esu
・ｃｍ、上記（３）のパルス光を用いたときの｜χ⁽³⁾
｜／αは０．９×１０^-9 esu・ｃｍであった。

【００６６】次に、上記の非線形光学材料を用いて実施
例１と同様にしてファブリ・ペロー共振器型の光双安定
スイッチ素子を作製し、この光双安定スイッチ素子に、
被制御光として（ｉ）偏光方位０度，波長６０８ｎｍの
直線偏光からなるパルス幅５ｐｓ，スポット径１０μｍ
のパルス光、（ii）偏光方位４０度，波長６１５ｎｍの
直線偏光からなるパルス幅５ｐｓ，スポット径１０μｍ
のパルス光、および（iii）偏光方位９０度，波長６２
４ｎｍの直線偏光からなるパルス幅５ｐｓ，スポット径
１０μｍのパルス光を多重化したものを大気中、室温下
で入射させた。その結果、上記（ｉ）のパルス光に対し
ては入射光強度２５０ｍＷで、上記（ii）のパルス光に
対しては入射光強度７２５０ｍＷで、上記（iii）のパ
ルス光に対しては入射光強度２８０ｍＷで、それぞれ光
双安定スイッチ動作が認められた。

【００６７】したがって、上記の光双安定スイッチ素子
に上記の被制御光を入射させた場合には、当該被制御光
を構成している各パルス光（直線偏光）の入射強度をそ
れぞれ調整することにより、これらのパルス光（直線偏
光）の各々を別個に光制御することができる。

【００６８】比較例２ ＴｉＯ₂ 単結晶基板へのＣｕ⁺ イオンのドーズ量を０．
２×１０⁷ イオン／ｃｍ² とした以外は実施例３と同様
にして、ＴｉＯ₂ 単結晶基板にＣｕ微粒子を分散させて
なる材料（以下「Ｃｕ微粒子分散ＴｉＯ₂ 材料」とい
う）を得た。このＣｕ微粒子分散ＴｉＯ₂ 材料をＴＥＭ
で観察したところ、ＴｉＯ₂ 単結晶基板の表面（イオン
注入を行った側の表面）から９０ｎｍの深さまでＣｕ微
粒子の析出が認められ、当該Ｃｕ微粒子はほぼ球形をな
し、その平均サイズは０．６ｎｍであった。また、この
Ｃｕ微粒子分散ＴｉＯ₂ 材料（イオン注入部）に占める
Ｃｕ微粒子の割合は約１８体積％であった。

【００６９】上記のＣｕ微粒子分散ＴｉＯ₂ 材料の光吸
収特性を偏光方位０度，４０度または９０度の直線偏光
を用いてそれぞれ測定したところ、偏光方位０度の直線
偏光についての光吸収ピーク位置は６１２ｎｍ、偏光方
位４０度の直線偏光についての光吸収ピーク位置は６２
０ｎｍ、偏光方位９０度の直線偏光についての光吸収ピ
ーク位置は６２５ｎｍであった。

【００７０】このＣｕ微粒子分散ＴｉＯ₂ 材料につい
て、（１）偏光方位０度，波長６１２ｎｍの直線偏光か
らなるパルス幅５ｐｓのパルス光、（２）偏光方位４０
度，波長６２０ｎｍの直線偏光からなるパルス幅５ｐｓ
のパルス光、または（３）偏光方位９０度，波長６２５
ｎｍの直線偏光からなるパルス幅５ｐｓのパルス光を用
いた以外は実施例１と同様にして｜χ⁽³⁾｜／αの値を
求めようとした。その結果、いずれのパルス光を用いた
場合においても信号が検出されず、｜χ⁽³⁾｜／αの値
は測定限界（０．５×１０^-13 esu・ｃｍ）未満であっ
た。

【００７１】次に、上記のＣｕ微粒子分散ＴｉＯ₂ 材料
を用いて実施例１と同様にしてファブリ・ペロー共振器
型の光双安定スイッチ素子を作製し、この光双安定スイ
ッチ素子に、被制御光として（ｉ）偏光方位０度，波長
６１２ｎｍの直線偏光からなるパルス幅５ｐｓ，スポッ
ト径１０μｍのパルス光、（ii）偏光方位４０度，波長
６２０ｎｍの直線偏光からなるパルス幅５ｐｓ，スポッ
ト径１０μｍのパルス光、および（iii）偏光方位９０
度，波長６２５ｎｍの直線偏光からなるパルス幅５ｐ
ｓ，スポット径１０μｍのパルス光を多重化したものを
大気中、室温下で入射させた。その結果、上記３種類の
パルス光の入射光強度をそれぞれ１００Ｗまで高めても
光双安定スイッチ動作は認められなかった。

【００７２】比較例３ Ａｇ₃ＳｂＳ₃ 単結晶基板に実施例１と同様にしてＡｇ⁺
イオンを注入して、Ａｇ微粒子が分散したＡｇ₃ＳｂＳ
₃ 単結晶基板（以下「Ａｇ微粒子分散Ａｇ₃ＳｂＳ₃ 材
料」という）を得た。このＡｇ微粒子分散Ａｇ₃ＳｂＳ₃
材料をＴＥＭで観察したところ、Ａｇ₃ＳｂＳ₃ 単結晶
基板の表面（イオン注入を行った側の表面）から１２０
ｎｍの深さまでＡｇ微粒子の析出が認められ、当該Ａｇ
微粒子はほぼ球形をなし、その平均サイズは２５ｎｍで
あった。また、このＡｇ微粒子分散Ａｇ₃ＳｂＳ₃ 材料
（イオン注入部）に占めるＡｇ微粒子の割合は約２１体
積％であった。

【００７３】上記のＡｇ微粒子分散Ａｇ₃ＳｂＳ₃ 材料
の光吸収特性を偏光方位０度， ４０度または９０度の
直線偏光を用いてそれぞれ測定したところ、Ａｇ微粒子
のプラズモン吸収ピークは認められなかった。Ａｇ微粒
子のプラズモン吸収ピークは５００〜５５０ｎｍの波長
域にあると推定されるが、この波長域はＡｇ₃ＳｂＳ₃単
結晶の吸収端（約６００ｎｍ）よりも短波長側であるこ
とから、Ａｇ₃ＳｂＳ₃単結晶の大きな吸収（５００〜５
５０ｎｍの波長域における光吸収係数は２０００ｃｍ^-1
以上）に埋没された結果としてＡｇ微粒子のプラズモン
吸収ピークが認められなかったもとの考えられる。した
がって、マトリックスに分散させる微粒子がＡｇ微粒子
である場合には、Ａｇ₃ＳｂＳ₃ 単結晶は本発明でいう
「 光学的に透明なマトリックス」に該当しない。

【００７４】次に、上記のＡｇ微粒子分散Ａｇ₃ＳｂＳ₃
材料について、その｜χ⁽³⁾｜／αを５００〜５５０ｎ
ｍの波長域で測定しようとしたが、信号が全く検出され
ず、｜χ⁽³⁾｜／αの値は測定限界（０．５×１０^-13 e
su・ｃｍ）未満であった。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば複
数種の光に対してそれぞれ別個に非線形光学応答を示
し、かつ、その製造が容易な非線形光学材料を提供する
ことが可能になる。そして、この非線形光学材料を用い
た本発明の非線形光素子および当該非線形光素子へ入射
させる被制御光を得るのに好適な本発明の光多重化方法
を実施することにより、複数種の光についてそれぞれ別
個に光制御を行うことができる非線形光素子を容易に提
供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＴｉＯ₂ 単結晶からなる板状試料に波長６３３
ｎｍの直線偏光を入射させたときにおける、当該板状試
料の屈折率と前記直線偏光の偏光方位との関係を示すグ
ラフである。

【図２】実施例１で得た非線形光学材料についての、偏
光方位および波長が異なる直線偏光に対する光吸収曲線
である。

【図３】実施例１で得た光双安定スイッチ素子について
の、偏光方位および波長が異なる直線偏光に対する光履
歴特性を示すグラフである。

【図４】比較例１で得たＡｇ微粒子分散ＺｎＳ基板の光
吸収曲線である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複屈折性を有する光学的に透明なマトリ
   ックスに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。
2. 【請求項２】 マトリックスにおける偏光方向による屈
   折率の最大差が０．０１以上である、請求項１に記載の
   非線形光学材料。
3. 【請求項３】 マトリックスが、ＴｉＯ₂ ，ＴｅＯ₂ ，
   ＣａＣＯ₃ ，ＹＶＯ₄，ＬｉＮｂＯ₃ ，ＮａＮＯ₃ ，Ｎ
   ａＮＯ₂ ，ＰｂＭｏＯ₄ ，Ｂａ₂ＬｉＮｂ₅Ｏ₁₅，Ｈｇ
   Ｓ，Ａｇ₃ＳｂＳ₃ およびＬｉＩＯ₃ から選ばれた単結
   晶体である、請求項１または請求項２に記載の非線形光
   学材料。
4. 【請求項４】 微粒子のサイズが１〜５００ｎｍであ
   る、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の非線形
   光学材料。
5. 【請求項５】 微粒子が、(i) Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｓ
   ｎ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｒ
   ｕ，Ｏｓ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｂｉ，Ｓｂお
   よびＰｂからなる群より選ばれた金属単体、前記群より
   選ばれた金属同士の合金または前記群より選ばれた金属
   の１種もしくは複数種を総量で８０モル％以上含む合金
   からなるものであるか、または、(ii) Ｃｕ，Ａｕ，Ａ
   ｇ，Ｓｎ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｆ
   ｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｂｉ，
   ＳｂおよびＰｂからなる群より選ばれた金属単体、前記
   群より選ばれた金属同士の合金または前記群より選ばれ
   た金属の１種もしくは複数種を総量で８０モル％以上含
   む合金からなるコアの表面を該コアおよびマトリックス
   とは異なる物質からなるシェルで被覆してなる複合微粒
   子である、求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の非
   線形光学材料。
6. 【請求項６】 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記
   載の非線形光学材料によって光路の一部または全部が形
   成されていることを特徴とする非線形光素子。
7. 【請求項７】 偏光方位および波長がそれぞれ異なる複
   数種の直線偏光を多重化して、非線形光素子によって制
   御される被制御光を得ることを特徴とする光多重化方
   法。
8. 【請求項８】 複屈折性を有する光学的に透明なマトリ
   ックスに微粒子を分散させてなる非線形光学材料によっ
   て光路の一部が形成されている非線形光素子に、偏光方
   位および波長がそれぞれ異なる複数種の直線偏光を多重
   化してなる被制御光を入射させ、前記非線形光素子によ
   り前記複数種の直線偏光をそれぞれ別個に光制御するこ
   とを特徴とする、非線形光素子による光制御方法。