JPH10111526A - ２次光非線形性を有するシリカ系ガラス材料及びその製造方法 - Google Patents
２次光非線形性を有するシリカ系ガラス材料及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH10111526A JPH10111526A JP8264183A JP26418396A JPH10111526A JP H10111526 A JPH10111526 A JP H10111526A JP 8264183 A JP8264183 A JP 8264183A JP 26418396 A JP26418396 A JP 26418396A JP H10111526 A JPH10111526 A JP H10111526A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass material
- optical nonlinearity
- optical
- sio
- electric field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
- G02F1/377—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
- G02F1/383—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure of the optical fibre type
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/3558—Poled materials, e.g. with periodic poling; Fabrication of domain inverted structures, e.g. for quasi-phase-matching [QPM]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 印加電界を低くして、十分な光非線形性を有
するＳｉＯ2系ガラス材料を得る。 【解決手段】 コア部１０ａにおけるＧｅ濃度を１２モ
ル％を超え、３０モル％以下にする。また、紫外線励起
ポーリングの際の印加電圧を１×１０5〜８×１０5Ｖ／
ｃｍの範囲にする。これによって、ＳｉＯ2系ガラス材
料に、非線形光学定数ｄとして２．５ｐｍ／Ｖ以上の光
非線形性を付与する。
するＳｉＯ2系ガラス材料を得る。 【解決手段】 コア部１０ａにおけるＧｅ濃度を１２モ
ル％を超え、３０モル％以下にする。また、紫外線励起
ポーリングの際の印加電圧を１×１０5〜８×１０5Ｖ／
ｃｍの範囲にする。これによって、ＳｉＯ2系ガラス材
料に、非線形光学定数ｄとして２．５ｐｍ／Ｖ以上の光
非線形性を付与する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２次光非線形性を
有するＳｉＯ2（シリカ）系ガラス材料及びその製造方
法、特にＧｅ（ゲルマニウム）の含有量に関する。
有するＳｉＯ2（シリカ）系ガラス材料及びその製造方
法、特にＧｅ（ゲルマニウム）の含有量に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、大容量の情報伝達の必要性はます
ます高まっており、光ファイバなど光を利用する情報伝
達が広く利用されるようになってきている。このような
情報伝達システムにおいては、各種の光機能素子が必要
であり、これら光機能素子を形成するには、２次光非線
形性を有する材料が重要である。
ます高まっており、光ファイバなど光を利用する情報伝
達が広く利用されるようになってきている。このような
情報伝達システムにおいては、各種の光機能素子が必要
であり、これら光機能素子を形成するには、２次光非線
形性を有する材料が重要である。
【０００３】このような２次光非線形性を有する材料と
しては、ＬｉＮｂＯ3等の結晶材料が広く利用されてい
るが、光ファイバとの安定な接続、低い伝送損失、低コ
スト、広い透過波長域等の点を考慮すると、ガラス材料
を用いたいという要求がある。一般に、ガラス材料は２
次光非線形性を有さないため、これを利用することはで
きない。しかし、ガラス材料に２次の光非線形性を付与
する方法についての提案もある。
しては、ＬｉＮｂＯ3等の結晶材料が広く利用されてい
るが、光ファイバとの安定な接続、低い伝送損失、低コ
スト、広い透過波長域等の点を考慮すると、ガラス材料
を用いたいという要求がある。一般に、ガラス材料は２
次光非線形性を有さないため、これを利用することはで
きない。しかし、ガラス材料に２次の光非線形性を付与
する方法についての提案もある。
【０００４】例えば、ＷＯ９６／１６３４４号公報に
は、紫外線励起ポーリングにより、ＳｉＯ2系ガラス材
料に２次光非線形性を付与することが提案されている。
この公報には、Ｇｅを１２モル％添加したＳｉＯ2系ガ
ラス材料に対し、８×１０5Ｖ／ｃｍの電界を印加しな
がら紫外線励起ポーリングを行い、電気光学係数ｒの大
きさで６ｐｍ／Ｖの２次光非線形性が付与できることが
記載されている。なお、上記公報の請求の範囲には、紫
外線励起ポーリングの際の電界の大きさとして、１０4
〜１０7Ｖ／ｃｍという数値が上げられており、実施例
では８×１０5Ｖ／ｃｍが採用されている。
は、紫外線励起ポーリングにより、ＳｉＯ2系ガラス材
料に２次光非線形性を付与することが提案されている。
この公報には、Ｇｅを１２モル％添加したＳｉＯ2系ガ
ラス材料に対し、８×１０5Ｖ／ｃｍの電界を印加しな
がら紫外線励起ポーリングを行い、電気光学係数ｒの大
きさで６ｐｍ／Ｖの２次光非線形性が付与できることが
記載されている。なお、上記公報の請求の範囲には、紫
外線励起ポーリングの際の電界の大きさとして、１０4
〜１０7Ｖ／ｃｍという数値が上げられており、実施例
では８×１０5Ｖ／ｃｍが採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ここで、電気光学係数
ｒと２次の光非線形感受率χ(2)との間には、 ｒ＝−（２χ(2)）／ｎ4 ・・・ （１） という式（１）の関係があることが知られている。ここ
で、ｎは屈折率である。また、ＳＨＧ（第２高調波）素
子等の波長変換において通常用いられるｄ定数は、ｄ＝
（１／２）χ(2)で表される。
ｒと２次の光非線形感受率χ(2)との間には、 ｒ＝−（２χ(2)）／ｎ4 ・・・ （１） という式（１）の関係があることが知られている。ここ
で、ｎは屈折率である。また、ＳＨＧ（第２高調波）素
子等の波長変換において通常用いられるｄ定数は、ｄ＝
（１／２）χ(2)で表される。
【０００６】しかし、上記（１）式は、実際に測定され
たｒとｄの関係と必ずしも合致しない。表１に種々の非
線形光学物質（酸化物）について測定されたｒ，ｄの実
測値、および実測されたｒから、上記の関係式を用いて
計算したｄtの値を示す。この表からも、実測値と計算
値が必ずしも一致していないことが理解される。なお、
表１は、A.Yariv and P.Yeh, “Optical Waves in Crys
tals" (John Wiley & Sons, New York) p.230, P.513
等のデータによるものであり、大きさのみを示し、符合
は考慮していない。
たｒとｄの関係と必ずしも合致しない。表１に種々の非
線形光学物質（酸化物）について測定されたｒ，ｄの実
測値、および実測されたｒから、上記の関係式を用いて
計算したｄtの値を示す。この表からも、実測値と計算
値が必ずしも一致していないことが理解される。なお、
表１は、A.Yariv and P.Yeh, “Optical Waves in Crys
tals" (John Wiley & Sons, New York) p.230, P.513
等のデータによるものであり、大きさのみを示し、符合
は考慮していない。
【０００７】
【表１】 これは、ｒとｄでは非線形性を生じさせる電場の周波数
が著しく異なるためと考えられる。すなわち、ｄは光の
周波数（〜ＴＨｚ）領域の非線形応答であり、一方ｒは
直流領域の非線形応答であることによる。
が著しく異なるためと考えられる。すなわち、ｄは光の
周波数（〜ＴＨｚ）領域の非線形応答であり、一方ｒは
直流領域の非線形応答であることによる。
【０００８】そこで、光非線形性を生じさせる電場の周
波数応答性を加味し、 ｄ＝（１／５）｜ｎ4×ｒ／４｜ ・・・ （２） という（２）式を経験的に導き出した。この（２）式を
用いることで、比較的実測値と一致したｄ定数が得られ
る。
波数応答性を加味し、 ｄ＝（１／５）｜ｎ4×ｒ／４｜ ・・・ （２） という（２）式を経験的に導き出した。この（２）式を
用いることで、比較的実測値と一致したｄ定数が得られ
る。
【０００９】この式を用い、前記公報の紫外線ポーリン
グにより得られた電気光学係数の値ｒ＝６ｐｍ／Ｖか
ら、Ｇｅ添加ＳｉＯ2系ガラス材料の屈折率をｎ＝１．
４８としてｄを計算すると、ｄ＝１．４ｐｍ／Ｖ程度と
なる。水晶のｄ定数ｄqzは０．５ｐｍ／Ｖであり、前記
公報に記載のＧｅ添加ＳｉＯ2系ガラス材料のｄ／ｄqz
＝２．８程度であると考えられる。
グにより得られた電気光学係数の値ｒ＝６ｐｍ／Ｖか
ら、Ｇｅ添加ＳｉＯ2系ガラス材料の屈折率をｎ＝１．
４８としてｄを計算すると、ｄ＝１．４ｐｍ／Ｖ程度と
なる。水晶のｄ定数ｄqzは０．５ｐｍ／Ｖであり、前記
公報に記載のＧｅ添加ＳｉＯ2系ガラス材料のｄ／ｄqz
＝２．８程度であると考えられる。
【００１０】このｄ／ｄqz＝２．８という値は、実用的
な光機能デバイスとして多く使用されている結晶質材料
のＬｉＮｂＯ3のｄ／ｄqz＝６．４に比べかなり小さ
い。従って、上記公報に記載されたＧｅ添加ＳｉＯ2系
ガラス材料は、光機能デバイスに利用するには、その２
次光非線形性が十分でないといえる。
な光機能デバイスとして多く使用されている結晶質材料
のＬｉＮｂＯ3のｄ／ｄqz＝６．４に比べかなり小さ
い。従って、上記公報に記載されたＧｅ添加ＳｉＯ2系
ガラス材料は、光機能デバイスに利用するには、その２
次光非線形性が十分でないといえる。
【００１１】従って、さらに高い２次光非線形性を有す
るガラス材料が望まれれる。さらに、上記公報において
実際に利用している紫外線励起ポーリングの際の印加電
界は、８×１０5Ｖ／ｃｍである。Ｇｅ添加ＳｉＯ2系ガ
ラスにおける絶縁破壊は、１０6Ｖ／ｃｍ程度で生起さ
れるため、上記電界は余裕が少なく、絶縁破壊を生じる
おそれがある。そこで、印加電界をなるべく低くしたい
という要求もある。
るガラス材料が望まれれる。さらに、上記公報において
実際に利用している紫外線励起ポーリングの際の印加電
界は、８×１０5Ｖ／ｃｍである。Ｇｅ添加ＳｉＯ2系ガ
ラスにおける絶縁破壊は、１０6Ｖ／ｃｍ程度で生起さ
れるため、上記電界は余裕が少なく、絶縁破壊を生じる
おそれがある。そこで、印加電界をなるべく低くしたい
という要求もある。
【００１２】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、結晶質材料であるＬｉＮｂＯ3と同等の電気光学
係数を有し、実用的な結晶質材料と代替し得るような大
きな光非線形性を有するＳｉＯ2系ガラス材料を提供す
ること及びそのための製造方法を提供することを目的と
する。さらに、比較的低い印加電界の紫外線励起ポーリ
ング処理で、十分な２次光非線形性を有する材料を得る
ことを目的とする。
あり、結晶質材料であるＬｉＮｂＯ3と同等の電気光学
係数を有し、実用的な結晶質材料と代替し得るような大
きな光非線形性を有するＳｉＯ2系ガラス材料を提供す
ること及びそのための製造方法を提供することを目的と
する。さらに、比較的低い印加電界の紫外線励起ポーリ
ング処理で、十分な２次光非線形性を有する材料を得る
ことを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、２次光非線形
性を有する部位を含むＳｉＯ2系ガラス材料であって、
２次光非線形性を有する部位のＧｅ濃度が１２モル％を
超え３０モル％以下であり、かつ２次光非線形性の大き
さが非線形光学定数ｄとして２．５ｐｍ／Ｖ以上である
ことを特徴とする。
性を有する部位を含むＳｉＯ2系ガラス材料であって、
２次光非線形性を有する部位のＧｅ濃度が１２モル％を
超え３０モル％以下であり、かつ２次光非線形性の大き
さが非線形光学定数ｄとして２．５ｐｍ／Ｖ以上である
ことを特徴とする。
【００１４】また、本発明は、上記材料において、Ｇｅ
濃度が１５モル％以上であることを特徴とする。
濃度が１５モル％以上であることを特徴とする。
【００１５】また、本発明は、上記材料において、Ｓｉ
Ｏ2系ガラス材料が光ファイバまたは平面導波路であ
り、２次光非線形性を有する部位が光ファイバまたは平
面導波路のコア部であることを特徴とする。
Ｏ2系ガラス材料が光ファイバまたは平面導波路であ
り、２次光非線形性を有する部位が光ファイバまたは平
面導波路のコア部であることを特徴とする。
【００１６】また、本発明は、２次光非線形性を有する
部位を含むＳｉＯ2系ガラス材料の製造方法であって、
Ｇｅ濃度が１２モル％を超え３０モル％以下である部位
を含むＳｉＯ2系ガラス材料を準備し、該部位に電界を
付与しながら紫外線を照射する紫外線励起ポーリング処
理を施し、これによって、該部位に２次光非線形性を付
与することを特徴とする２次光非線形性を有する。
部位を含むＳｉＯ2系ガラス材料の製造方法であって、
Ｇｅ濃度が１２モル％を超え３０モル％以下である部位
を含むＳｉＯ2系ガラス材料を準備し、該部位に電界を
付与しながら紫外線を照射する紫外線励起ポーリング処
理を施し、これによって、該部位に２次光非線形性を付
与することを特徴とする２次光非線形性を有する。
【００１７】また、上記製造方法において、上記Ｇｅ濃
度が１５モル％以上であること特徴とする。
度が１５モル％以上であること特徴とする。
【００１８】また、本発明は、上記製造方法において、
上記電界の大きさが１×１０5Ｖ／ｃｍ以上、８×１０5
Ｖ／ｃｍ未満であることを特徴とする。
上記電界の大きさが１×１０5Ｖ／ｃｍ以上、８×１０5
Ｖ／ｃｍ未満であることを特徴とする。
【００１９】このように、本発明においては、ＳｉＯ2
系ガラス材料におけるＧｅ濃度を１２モル％を超えるも
のとする。そこで、これを紫外線励起ポーリング処理し
た際に、印加電界が１×１０5Ｖ／ｃｍ以上、８×１０5
Ｖ／ｃｍ未満の範囲であっても、電気光学係数として、
２．５ｐｍ／Ｖ以上の２次光非線形性をＳｉＯ2系ガラ
ス材料に付与することができる。従って、絶縁破壊を防
止しつつ、十分な２次光非線形性を有するＳｉＯ2系ガ
ラス材料を得ることができる。
系ガラス材料におけるＧｅ濃度を１２モル％を超えるも
のとする。そこで、これを紫外線励起ポーリング処理し
た際に、印加電界が１×１０5Ｖ／ｃｍ以上、８×１０5
Ｖ／ｃｍ未満の範囲であっても、電気光学係数として、
２．５ｐｍ／Ｖ以上の２次光非線形性をＳｉＯ2系ガラ
ス材料に付与することができる。従って、絶縁破壊を防
止しつつ、十分な２次光非線形性を有するＳｉＯ2系ガ
ラス材料を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に好適な実施の形態
（以下、実施形態という）について、図面に基づいて説
明する。
（以下、実施形態という）について、図面に基づいて説
明する。
【００２１】図１、２は、本発明に係るＳｉＯ2系ガラ
ス材料を用いた光機能素子の構造を示す概略構成図であ
る。光ファイバ１０は、シリカガラス（ＳｉＯ2 ）を円
柱状に延伸した構成をしており、Ｇｅ（ゲルマニウム）
等がドープされ、屈折率が調整された中心部が光導通用
のコア部１０ａ、周辺部がクラッド部１０ｂとして形成
されている。
ス材料を用いた光機能素子の構造を示す概略構成図であ
る。光ファイバ１０は、シリカガラス（ＳｉＯ2 ）を円
柱状に延伸した構成をしており、Ｇｅ（ゲルマニウム）
等がドープされ、屈折率が調整された中心部が光導通用
のコア部１０ａ、周辺部がクラッド部１０ｂとして形成
されている。
【００２２】また、クラッド部１０ｂには、一対のサイ
ドホール１２ａ、１２ｂが形成されており、ここにアル
ミニウム線材からなる電極１４ａ、１４ｂが挿入配置さ
れている。図から明らかなように、電極１４ａ、１４ｂ
は、コア部１０ａを挟んで対向して設けられている。
ドホール１２ａ、１２ｂが形成されており、ここにアル
ミニウム線材からなる電極１４ａ、１４ｂが挿入配置さ
れている。図から明らかなように、電極１４ａ、１４ｂ
は、コア部１０ａを挟んで対向して設けられている。
【００２３】ここで、コア部１０ａは、２次の光非線形
性の大きさが、２．５ｐｍ／Ｖ以上となるように形成さ
れている。このために、コア部１０ａのＧｅ濃度が１２
モル％を超えるように設定されている。すなわち、この
ようなＧｅ濃度とすることによって、紫外線光ポーリン
グにより付与される２次の光非線形性の大きさを２．５
ｐｍ／Ｖ以上という大きなものにできる。なお、光ファ
イバ１０の線引き加工を可能とするため、コア部１０ａ
のＧｅ濃度は、３０モル％以下に設定されている。
性の大きさが、２．５ｐｍ／Ｖ以上となるように形成さ
れている。このために、コア部１０ａのＧｅ濃度が１２
モル％を超えるように設定されている。すなわち、この
ようなＧｅ濃度とすることによって、紫外線光ポーリン
グにより付与される２次の光非線形性の大きさを２．５
ｐｍ／Ｖ以上という大きなものにできる。なお、光ファ
イバ１０の線引き加工を可能とするため、コア部１０ａ
のＧｅ濃度は、３０モル％以下に設定されている。
【００２４】「製造方法」このようなグレーティング素
子は、次のようにして製造する。まず、サイドホール１
２ａ、１２ｂ内に電極１４ａ、１４ｂが挿入された光フ
ァイバを用意する。この光ファイバ１０の中心部には、
Ｇｅが１２モル％を超え、３０モル％未満となるように
添加されている。なお、光ファイバ１０は、例えばプリ
フォームを順次積層形成する際のＧｅの添加量を異なら
せてコア相当部分を形成した後、加熱状態で線引きして
形成する。
子は、次のようにして製造する。まず、サイドホール１
２ａ、１２ｂ内に電極１４ａ、１４ｂが挿入された光フ
ァイバを用意する。この光ファイバ１０の中心部には、
Ｇｅが１２モル％を超え、３０モル％未満となるように
添加されている。なお、光ファイバ１０は、例えばプリ
フォームを順次積層形成する際のＧｅの添加量を異なら
せてコア相当部分を形成した後、加熱状態で線引きして
形成する。
【００２５】光ファイバ１０の直径は２００μｍ、サイ
ドホール１２ａ、１２ｂ及び電極１４ａ、１４ｂの直径
はほぼ４０μｍ、電極１４ａ、１４ｂの長さは４ｃｍ程
度、電極１４ａ、１４ｂの間隔は８〜１０μｍ、光ファ
イバの長さは１０ｃｍ程度とする。
ドホール１２ａ、１２ｂ及び電極１４ａ、１４ｂの直径
はほぼ４０μｍ、電極１４ａ、１４ｂの長さは４ｃｍ程
度、電極１４ａ、１４ｂの間隔は８〜１０μｍ、光ファ
イバの長さは１０ｃｍ程度とする。
【００２６】ここで、電極１４ａ、１４ｂは、図１に示
すように、異なる端からサイドホール１２ａ、１２ｂに
挿入されており、その端部が異なる方向にのみ突出して
いる。これは、電極１４ａ、１４ｂ間での放電を防止す
るためである。空気の絶縁破壊電圧は、約１０4Ｖ／ｃ
ｍであり、それより大きな電界をコア部１０ａに印加す
るためには、空気が介在する経路をできるだけ長くとる
必要がある。図１のような電極１４ａ、１４ｂの構成に
よって、コア部１０ａに高い電界印加が達成できる。
すように、異なる端からサイドホール１２ａ、１２ｂに
挿入されており、その端部が異なる方向にのみ突出して
いる。これは、電極１４ａ、１４ｂ間での放電を防止す
るためである。空気の絶縁破壊電圧は、約１０4Ｖ／ｃ
ｍであり、それより大きな電界をコア部１０ａに印加す
るためには、空気が介在する経路をできるだけ長くとる
必要がある。図１のような電極１４ａ、１４ｂの構成に
よって、コア部１０ａに高い電界印加が達成できる。
【００２７】そして、電極１４ａ、１４ｂ間に電圧を印
加する。この電圧は、約７００〜８００Ｖとする。これ
によって、コア部１０ａに、１×１０5〜８×１０5Ｖ／
ｃｍの電界が印加される。この状態で、ＡｒＦエキシマ
レーザ（波長１９３ｎｍ）をパルスとして照射し、コア
部１０ａに紫外線を照射する。このレーザのエネルギー
密度は、３６ｍＪ／ｃｍ2 程度、パルスの繰り返し間隔
は１０ｐｐｓ（パルス／秒）程度、照射時間は１０〜３
０分程度とする。
加する。この電圧は、約７００〜８００Ｖとする。これ
によって、コア部１０ａに、１×１０5〜８×１０5Ｖ／
ｃｍの電界が印加される。この状態で、ＡｒＦエキシマ
レーザ（波長１９３ｎｍ）をパルスとして照射し、コア
部１０ａに紫外線を照射する。このレーザのエネルギー
密度は、３６ｍＪ／ｃｍ2 程度、パルスの繰り返し間隔
は１０ｐｐｓ（パルス／秒）程度、照射時間は１０〜３
０分程度とする。
【００２８】このような紫外線ポーリングによって、コ
ア部１０ａに２．５ｐｍ／Ｖ以上という大きな２次光非
線形を付与することができる 「Ｇｅ濃度及び電界の大きさについて」ここで、本実施
形態においては、コア部１０ａにおけるＧｅ濃度を１２
モル％を超えるように設定している。これは、次のよう
な理由による。すなわち、本発明者らの研究によれば、
紫外線励起ポーリングにおいて、印加する電界の大きさ
が大きくなるほど、発現する光非線形性が大きくなる。
しかしながら、図３に示すように、ある程度以上電界が
大きくなるとその効果が飽和し、発現する光非線形性は
それ以上大きくならなくなる。
ア部１０ａに２．５ｐｍ／Ｖ以上という大きな２次光非
線形を付与することができる 「Ｇｅ濃度及び電界の大きさについて」ここで、本実施
形態においては、コア部１０ａにおけるＧｅ濃度を１２
モル％を超えるように設定している。これは、次のよう
な理由による。すなわち、本発明者らの研究によれば、
紫外線励起ポーリングにおいて、印加する電界の大きさ
が大きくなるほど、発現する光非線形性が大きくなる。
しかしながら、図３に示すように、ある程度以上電界が
大きくなるとその効果が飽和し、発現する光非線形性は
それ以上大きくならなくなる。
【００２９】この光非線形性を飽和させる電界の大きさ
は、Ｇｅ濃度に依存する。すなわち、Ｇｅ濃度が高くな
るほど、低電界で発現する非線形性が飽和する。Ｇｅ濃
度１２モル％においては、電界１０6Ｖ／ｃｍで、まだ
飽和しておらず、より高い電場が必要と考えられる。し
かし、１０6Ｖ／ｃｍより高い電界を印加すると材料
（ＳｉＯ2ガラス）の絶縁破壊が生じる。そこで、印加
する電界は、これ以下にしたいという要求がある。
は、Ｇｅ濃度に依存する。すなわち、Ｇｅ濃度が高くな
るほど、低電界で発現する非線形性が飽和する。Ｇｅ濃
度１２モル％においては、電界１０6Ｖ／ｃｍで、まだ
飽和しておらず、より高い電場が必要と考えられる。し
かし、１０6Ｖ／ｃｍより高い電界を印加すると材料
（ＳｉＯ2ガラス）の絶縁破壊が生じる。そこで、印加
する電界は、これ以下にしたいという要求がある。
【００３０】従来は、このような関係についての認識が
全くなかったため、なるべく高い電界の印加で、なるべ
く大きな光非線形性を付与しようとしていた。本発明
は、Ｇｅ濃度を最適なものに設定することで、材料に最
大限の光非線形性を付与したことを特徴とする。従来例
の欄において示した公報に記載されている材料は、光非
線形性が未だ飽和しておらず、そのため十分な光非線形
性を有していない。
全くなかったため、なるべく高い電界の印加で、なるべ
く大きな光非線形性を付与しようとしていた。本発明
は、Ｇｅ濃度を最適なものに設定することで、材料に最
大限の光非線形性を付与したことを特徴とする。従来例
の欄において示した公報に記載されている材料は、光非
線形性が未だ飽和しておらず、そのため十分な光非線形
性を有していない。
【００３１】ここで、Ｇｅ濃度は１２モル％を超えるこ
とが好ましい。Ｇｅ濃度が１２モル％以下であると、絶
縁破壊が生じないような範囲の電界印加では、紫外線励
起ポーリングにより生じる光非線形性の大きさが十分飽
和しないからである。さらに、Ｇｅ濃度を１５モル％以
上とすれば、絶縁破壊が生じないような範囲の電界印加
による紫外線光ポーリングによって、確実に飽和した光
非線形性を得ることができる。このため、Ｇｅ濃度を１
５モル％以上とすることが特に好ましい。
とが好ましい。Ｇｅ濃度が１２モル％以下であると、絶
縁破壊が生じないような範囲の電界印加では、紫外線励
起ポーリングにより生じる光非線形性の大きさが十分飽
和しないからである。さらに、Ｇｅ濃度を１５モル％以
上とすれば、絶縁破壊が生じないような範囲の電界印加
による紫外線光ポーリングによって、確実に飽和した光
非線形性を得ることができる。このため、Ｇｅ濃度を１
５モル％以上とすることが特に好ましい。
【００３２】また、Ｇｅ濃度が３０モル％を超えると、
Ｇｅを含むＳｉＯ2ガラスをコアとする光ファイバの線
引きが困難になる。従って、Ｇｅ濃度は３０モル％以下
とすることが好ましい。
Ｇｅを含むＳｉＯ2ガラスをコアとする光ファイバの線
引きが困難になる。従って、Ｇｅ濃度は３０モル％以下
とすることが好ましい。
【００３３】さらに、紫外線励起ポーリングの印加電界
は、上述のような範囲のＧｅ濃度に対し、１×１０5Ｖ
／ｃｍ以上とすることが好ましい。これ以下の電界で
は、発現される光非線形性が飽和しないと考えられるか
らである。さらに、この電界は、８×１０5Ｖ／ｃｍ以
下とすることが好ましい。これは、これ以上大きい電界
では、絶縁破壊が起こる確率が高くなるからである。
は、上述のような範囲のＧｅ濃度に対し、１×１０5Ｖ
／ｃｍ以上とすることが好ましい。これ以下の電界で
は、発現される光非線形性が飽和しないと考えられるか
らである。さらに、この電界は、８×１０5Ｖ／ｃｍ以
下とすることが好ましい。これは、これ以上大きい電界
では、絶縁破壊が起こる確率が高くなるからである。
【００３４】「その他」上記例では、光ファイバ１０の
コア部１０ａに光非線形性を付与した。このような構成
によれば、電極１４ａ、１４ｂに所定の電界を付与する
ことで、コア部１０ａの特性を変更することができ、光
スイッチングなどが行える。また、特願平８−２１２３
２３号、８−２４４９６６号等に提案したように、コア
部１０ａに所定間隔をおいて繰り返し光非線形性を付与
した部分を形成することでグレーディング部を形成し、
グレーディング素子や波長スイッチを形成したり、特願
平８−２４４９６５号に提案したように、平面導波路を
形成したりする場合に、本発明のような材料を利用する
ことが好ましい。また、ＳＨＧ素子など各種の光機能素
子に好適に利用可能である。さらに、本発明の電極入り
の光ファイバは、特願平８−２４４９６４号に示したよ
うに電極をガラス材料と共に、線引きすることも好まし
い。また、ＧｅはＧｅＯ2の形で添加することも好まし
い。
コア部１０ａに光非線形性を付与した。このような構成
によれば、電極１４ａ、１４ｂに所定の電界を付与する
ことで、コア部１０ａの特性を変更することができ、光
スイッチングなどが行える。また、特願平８−２１２３
２３号、８−２４４９６６号等に提案したように、コア
部１０ａに所定間隔をおいて繰り返し光非線形性を付与
した部分を形成することでグレーディング部を形成し、
グレーディング素子や波長スイッチを形成したり、特願
平８−２４４９６５号に提案したように、平面導波路を
形成したりする場合に、本発明のような材料を利用する
ことが好ましい。また、ＳＨＧ素子など各種の光機能素
子に好適に利用可能である。さらに、本発明の電極入り
の光ファイバは、特願平８−２４４９６４号に示したよ
うに電極をガラス材料と共に、線引きすることも好まし
い。また、ＧｅはＧｅＯ2の形で添加することも好まし
い。
【００３５】
【実施例】図５に示す大きさ１０×１０×１ｍｍのＳｉ
Ｏ2系ガラス製のテストピース２０を用意した。このテ
ストピース２０は、Ｇｅ濃度１５モル％である。
Ｏ2系ガラス製のテストピース２０を用意した。このテ
ストピース２０は、Ｇｅ濃度１５モル％である。
【００３６】このテストピース２０には、幅０．２ｍｍ
（大きさ１０ｍｍ）の一対の電極ガイド溝２２ａ，２２
ｂが平行に形成されている。そして、この一対の電極ガ
イド溝２２ａ，２２ｂに一対の電極板２４ａ，２４ｂ
（アルミニウム製）を挿入し、この一対の電極板２４
ａ，２４ｂ間に所定の電圧を印加し、電極２４ａ，２４
ｂ間に存在するガラス材料に所定の電界を印加した。こ
こで、一対の電極板２４ａ，２４ｂ間の距離は１ｍｍに
設定した。なお、実際には、図６に示すように、テスト
ピース２０を絶縁材からなる定盤３０上に載置し、テス
トピース２０の四辺の周囲を絶縁性グリースで覆った。
また下方から挿入する電極板２４ｂは、定盤３０に設け
たスリットを介し挿入し、この下方から挿入する電極板
２４ａ，２４ｂは、弾性接着剤３４で固定した。なお、
このような材料によって、平面導波路を容易に得ること
ができる。
（大きさ１０ｍｍ）の一対の電極ガイド溝２２ａ，２２
ｂが平行に形成されている。そして、この一対の電極ガ
イド溝２２ａ，２２ｂに一対の電極板２４ａ，２４ｂ
（アルミニウム製）を挿入し、この一対の電極板２４
ａ，２４ｂ間に所定の電圧を印加し、電極２４ａ，２４
ｂ間に存在するガラス材料に所定の電界を印加した。こ
こで、一対の電極板２４ａ，２４ｂ間の距離は１ｍｍに
設定した。なお、実際には、図６に示すように、テスト
ピース２０を絶縁材からなる定盤３０上に載置し、テス
トピース２０の四辺の周囲を絶縁性グリースで覆った。
また下方から挿入する電極板２４ｂは、定盤３０に設け
たスリットを介し挿入し、この下方から挿入する電極板
２４ａ，２４ｂは、弾性接着剤３４で固定した。なお、
このような材料によって、平面導波路を容易に得ること
ができる。
【００３７】このような材料において、電極板２４ａ，
２４ｂ間に印加する電圧を変更し、電極間のガラス材料
に種々の電界を印加すると共に、ここに紫外線を照射し
て紫外線励起ポーリング処理を行った。そして、得られ
たガラス材料の光非線形性を測定した。この結果をｄ／
ｄqzで表したものが図３である。
２４ｂ間に印加する電圧を変更し、電極間のガラス材料
に種々の電界を印加すると共に、ここに紫外線を照射し
て紫外線励起ポーリング処理を行った。そして、得られ
たガラス材料の光非線形性を測定した。この結果をｄ／
ｄqzで表したものが図３である。
【００３８】図から明らかなように、Ｇｅ濃度１５モル
％のＳｉＯ2系ガラスでは、電界１×１０5Ｖ／ｃｍで光
非線形性がほぼ飽和する。なお、この図においては、Ｇ
ｅ濃度１２モル％において紫外線光ポーリングを行った
上記公報に記載のもの（従来例）も併せて示してある。
従来例では、高電界を印加しているにも拘わらず、発現
された光非線形性は本発明のものより小さいことが分か
る。
％のＳｉＯ2系ガラスでは、電界１×１０5Ｖ／ｃｍで光
非線形性がほぼ飽和する。なお、この図においては、Ｇ
ｅ濃度１２モル％において紫外線光ポーリングを行った
上記公報に記載のもの（従来例）も併せて示してある。
従来例では、高電界を印加しているにも拘わらず、発現
された光非線形性は本発明のものより小さいことが分か
る。
【００３９】また、図４には、光非線形性の飽和値をＧ
ｅ濃度に対してプロットしたものを示す。このように、
光非線形性の大きさは、Ｇｅ濃度の大きさと共に増大す
る。上記従来例では、Ｇｅ濃度が低いため、８×１０5
Ｖ／ｃｍという高い電界を印加しても未だ発現する光非
線形性が飽和していないものと考えられる。
ｅ濃度に対してプロットしたものを示す。このように、
光非線形性の大きさは、Ｇｅ濃度の大きさと共に増大す
る。上記従来例では、Ｇｅ濃度が低いため、８×１０5
Ｖ／ｃｍという高い電界を印加しても未だ発現する光非
線形性が飽和していないものと考えられる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＳｉＯ2系ガラス材料のＧｅ濃度を比較的高濃度にする
ことによって、紫外線励起ポーリングにおける印加電界
を比較的低くしても、十分な光非線形性を発現できる。
従って、絶縁破壊を確実に防止して、結晶材料と同等の
光非線形性を得ることができる。
ＳｉＯ2系ガラス材料のＧｅ濃度を比較的高濃度にする
ことによって、紫外線励起ポーリングにおける印加電界
を比較的低くしても、十分な光非線形性を発現できる。
従って、絶縁破壊を確実に防止して、結晶材料と同等の
光非線形性を得ることができる。
【図１】 実施形態の構成を示す正面断面図である。
【図２】 実施形態の構成を示す側面断面図である。
【図３】 印加電界と発現される光非線形性の関係を示
す図である。
す図である。
【図４】 Ｇｅ濃度と発現される光非線形性の関係を示
す図である。
す図である。
【図５】 実験に用いた装置の構成を示す斜視図であ
る。
る。
【図６】 実験に用いた装置の概略正面図である。
１０ 光ファイバ、１２ａ，１２ｂ サイドホール、１
４ａ，１４ｂ 電極、２０ テストピース、２２ａ，２
２ｂ 電極ガイド溝、２４ａ，２４ｂ 電極板。
４ａ，１４ｂ 電極、２０ テストピース、２２ａ，２
２ｂ 電極ガイド溝、２４ａ，２４ｂ 電極板。
フロントページの続き (72)発明者 生嶋 明 愛知県名古屋市天白区久方２丁目12番地１ 学校法人トヨタ学園内
Claims (6)
- 【請求項１】 ２次光非線形性を有する部位を含むＳｉ
Ｏ2系ガラス材料であって、 ２次光非線形性を有する部位のＧｅ濃度が１２モル％を
超え３０モル％以下であり、かつ２次光非線形性の大き
さが非線形光学定数ｄとして２．５ｐｍ／Ｖ以上である
ことを特徴とする２次光非線形性を有するＳｉＯ2系ガ
ラス材料。 - 【請求項２】 請求項１に記載の材料であって、 上記Ｇｅ濃度が１５モル％以上であることを特徴とする
２次光非線形性を有するＳｉＯ2系ガラス材料。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の材料におい
て、 ＳｉＯ2系ガラス材料が光ファイバまたは平面導波路で
あり、２次光非線形性を有する部位が光ファイバまたは
平面導波路のコア部であることを特徴とする２次光非線
形性を有するＳｉＯ2系ガラス材料。 - 【請求項４】 ２次光非線形性を有する部位を含むＳｉ
Ｏ2系ガラス材料の製造方法であって、 Ｇｅ濃度が１２モル％を超え３０モル％以下である部位
を含むＳｉＯ2系ガラス材料を準備し、 該部位に電界を付与しながら紫外線を照射する紫外線励
起ポーリング処理を施し、これによって、該部位に２次
光非線形性を付与することを特徴とする２次光非線形性
を有するＳｉＯ2系ガラス材料の製造方法。 - 【請求項５】 請求項４に記載の製造方法において、 上記Ｇｅ濃度が１５％以上であること特徴とする２次光
非線形性を有するＳｉＯ2系ガラス材料の製造方法。 - 【請求項６】 請求項４または５に記載の製造方法にお
いて、 上記電界の大きさが１×１０5Ｖ／ｃｍ以上、８×１０5
Ｖ／ｃｍ未満であることを特徴とする２次光非線形性を
有するＳｉＯ2系ガラス材料の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8264183A JPH10111526A (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | ２次光非線形性を有するシリカ系ガラス材料及びその製造方法 |
| CA002267861A CA2267861C (en) | 1996-10-04 | 1997-09-29 | Silica glass material having second order optical nonlinearity and its manufacturing method |
| AU43225/97A AU727979B2 (en) | 1996-10-04 | 1997-09-29 | Silica-bassed glass material having second-order optical non-linearity and method for manufacturing the same |
| PCT/JP1997/003470 WO1998014827A1 (fr) | 1996-10-04 | 1997-09-29 | Materiau en verre de silice ayant une non-linearite optique de second ordre et son procede de fabrication |
| EP97941273A EP0932074A4 (en) | 1996-10-04 | 1997-09-29 | SILICA GLASS MATERIAL HAVING SECOND ORDER OPTICAL NON-LINEARITY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF |
| KR1019990702863A KR20000048861A (ko) | 1996-10-04 | 1997-09-29 | 2차 광비선형성을 가지는 실리카계 유리재료 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8264183A JPH10111526A (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | ２次光非線形性を有するシリカ系ガラス材料及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10111526A true JPH10111526A (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17399630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8264183A Pending JPH10111526A (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | ２次光非線形性を有するシリカ系ガラス材料及びその製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0932074A4 (ja) |
| JP (1) | JPH10111526A (ja) |
| KR (1) | KR20000048861A (ja) |
| AU (1) | AU727979B2 (ja) |
| CA (1) | CA2267861C (ja) |
| WO (1) | WO1998014827A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000258810A (ja) * | 1999-03-08 | 2000-09-22 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 二次光非線形性ガラス材料及びその製造方法 |
| US6376086B1 (en) | 1998-07-30 | 2002-04-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Nonlinear optical silica material and nonlinear optical device |
| WO2002077684A1 (en) * | 2001-03-27 | 2002-10-03 | The University Of Sydney | Method and apparatus for enhancing the non-linearity of arbitrary lengths of optical waveguide |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3628963B2 (ja) | 1998-03-12 | 2005-03-16 | トヨタ自動車株式会社 | 光非線形薄膜導波路の製造方法 |
| KR100353418B1 (ko) * | 1999-03-11 | 2002-09-18 | 삼성전자 주식회사 | 내부에 격자가 형성된 어븀 첨가 광섬유 제조방법 및 그에 따라 제조된 광섬유를 이용한 광섬유 증폭기 |
| CN111273392A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-06-12 | 浙江师范大学 | 基于热极化电场演变的新型光纤热极化结构 |
| CN111273393B (zh) * | 2020-03-30 | 2024-01-26 | 浙江师范大学 | 具有高二阶非线极化率的四芯光纤热极化结构 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01217330A (ja) * | 1988-02-25 | 1989-08-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光ファイバ |
-
1996
- 1996-10-04 JP JP8264183A patent/JPH10111526A/ja active Pending
-
1997
- 1997-09-29 EP EP97941273A patent/EP0932074A4/en not_active Withdrawn
- 1997-09-29 KR KR1019990702863A patent/KR20000048861A/ko not_active Application Discontinuation
- 1997-09-29 AU AU43225/97A patent/AU727979B2/en not_active Ceased
- 1997-09-29 CA CA002267861A patent/CA2267861C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-09-29 WO PCT/JP1997/003470 patent/WO1998014827A1/ja not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6376086B1 (en) | 1998-07-30 | 2002-04-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Nonlinear optical silica material and nonlinear optical device |
| JP2000258810A (ja) * | 1999-03-08 | 2000-09-22 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 二次光非線形性ガラス材料及びその製造方法 |
| WO2002077684A1 (en) * | 2001-03-27 | 2002-10-03 | The University Of Sydney | Method and apparatus for enhancing the non-linearity of arbitrary lengths of optical waveguide |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU4322597A (en) | 1998-04-24 |
| CA2267861C (en) | 2002-08-20 |
| AU727979B2 (en) | 2001-01-04 |
| WO1998014827A1 (fr) | 1998-04-09 |
| CA2267861A1 (en) | 1998-04-09 |
| KR20000048861A (ko) | 2000-07-25 |
| EP0932074A4 (en) | 2000-05-17 |
| EP0932074A1 (en) | 1999-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU711701B2 (en) | Inducing or enhancing electro-optical properties in optically transmissive material | |
| US7880961B1 (en) | Optical amplifier exhibiting net phase-mismatch selected to at least partially reduce gain-induced phase-matching during operation and method of operation | |
| EP0532969B1 (en) | Process for fabricating an optical device for generating a second harmonic optical beam | |
| WO2017110792A1 (ja) | 光デバイスおよび光デバイス製造方法 | |
| US5233621A (en) | Second harmonic generation and self frequency doubling laser materials comprised of bulk germanosilicate and aluminosilicate glasses | |
| JPH10111526A (ja) | ２次光非線形性を有するシリカ系ガラス材料及びその製造方法 | |
| EP0842452B1 (en) | Method of treating optical fibers and material for use as phase modulators and switches | |
| JPH05173217A (ja) | 光第二高調波発生器 | |
| JPH1090546A (ja) | 平面導波路の製造方法及び平面導波路 | |
| JP2004246332A (ja) | 分極反転構造の形成方法および分極反転構造を有する光学素子 | |
| EP1154313B1 (en) | Optical nonlinear material and production method therefor | |
| EP1228394B1 (en) | Poled waveguide structure with stabilised internal electric field | |
| JP3608691B2 (ja) | グレーティング素子及びグレーティング素子を利用した波長スイッチ | |
| JPH11258643A (ja) | 光波制御材料の製造方法及び光波制御材料 | |
| JP2001330866A (ja) | 光波長変換素子の製造方法 | |
| JP2002311465A (ja) | 非線形光学素子の製造方法 | |
| CN116636099A (zh) | 体电介质和半导体中的低阈值超连续谱生成 | |
| CN115498481A (zh) | 激光处理方法及系统 | |
| Wang et al. | Characteristics of femtosecond supercontinuum generation in a short tapered fiber with a few micrometer diameter waist | |
| JP3264023B2 (ja) | 非線形光学材料の作製方法 | |
| Poumellec et al. | Doublage de frequence dans les fibres optiques | |
| WO2002077684A1 (en) | Method and apparatus for enhancing the non-linearity of arbitrary lengths of optical waveguide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040518 |