JPS59166922A - 分子性結晶光素子とその製造方法 - Google Patents
分子性結晶光素子とその製造方法Info
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- JPS59166922A JPS59166922A JP4070283A JP4070283A JPS59166922A JP S59166922 A JPS59166922 A JP S59166922A JP 4070283 A JP4070283 A JP 4070283A JP 4070283 A JP4070283 A JP 4070283A JP S59166922 A JPS59166922 A JP S59166922A
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- metal film
- metallic film
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-
- 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
- G02F1/01—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 for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—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 for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/0305—Constructional arrangements
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は光情報処理あるいは光通信に用いられる種々の
光素子の中で、特に分子性結晶を利用した光素子、及び
その製造方法に関するものである。
光素子の中で、特に分子性結晶を利用した光素子、及び
その製造方法に関するものである。
（従来技術）
メタ−ニトロアニリン（ｍ−ＮＡ）や２メチル４ニトロ
アニリン（ＭＮＡ）に代表される有機化合物の分子性結
晶は、無機化合物では得られないような大きな非線型光
学定数をもっことが知られておシ、これらを光素子に応
用すれば、高効率・の非線型光素子が実現するものと期
待されている。しかし、上記したような有機化合物の分
子性結晶は、無機光学材料に比べて化学的に不安定で、
また外力に弱く、加工が困難であるため、従来は高々以
下に述べるような素子化の方法しか実施されていなかっ
た。すなわち、第１図に示すように、ガラス製のキャピ
ラリー１中に、これよシ大きな屈折率をもつ分子性結晶
原料の融液２を挿入し、しかる後に試料端部よシ徐冷し
てキャピラリ、−１中に分子性結晶２を成長させるもの
であった。かようにして得られる分子性結晶光素子は、
その形状からも明らかなように、所謂ファイバ型であシ
、同一基板上に種々の光機能素子を集積化する光集積回
路への適用は不可能であるという欠点があった。
アニリン（ＭＮＡ）に代表される有機化合物の分子性結
晶は、無機化合物では得られないような大きな非線型光
学定数をもっことが知られておシ、これらを光素子に応
用すれば、高効率・の非線型光素子が実現するものと期
待されている。しかし、上記したような有機化合物の分
子性結晶は、無機光学材料に比べて化学的に不安定で、
また外力に弱く、加工が困難であるため、従来は高々以
下に述べるような素子化の方法しか実施されていなかっ
た。すなわち、第１図に示すように、ガラス製のキャピ
ラリー１中に、これよシ大きな屈折率をもつ分子性結晶
原料の融液２を挿入し、しかる後に試料端部よシ徐冷し
てキャピラリ、−１中に分子性結晶２を成長させるもの
であった。かようにして得られる分子性結晶光素子は、
その形状からも明らかなように、所謂ファイバ型であシ
、同一基板上に種々の光機能素子を集積化する光集積回
路への適用は不可能であるという欠点があった。
（発明の目的）
本発明は、この問題点を解決するために提案されたもの
で、同一基板上に集積化された素子及びその製造方法を
提供することを目的とするものである。
で、同一基板上に集積化された素子及びその製造方法を
提供することを目的とするものである。
（発明の構成）
上記の目的を達成するため、本発明は光導波素子基板上
の所定の位置に形成されたトンネル中に分子性結晶が充
填されていることを特徴とする分子性結晶光素子を発明
の要旨とするものである。
の所定の位置に形成されたトンネル中に分子性結晶が充
填されていることを特徴とする分子性結晶光素子を発明
の要旨とするものである。
さらに本発明は光導波素子基板上の所定の位置に金属膜
をパターン化する工程と、該金属膜パターン上とその近
傍に金属膜のエツチング液に侵されない物質を金属膜パ
ターンの所定の一部を残して付着せしめる工程と、金属
膜のエツチング液に浸漬して前記の金属膜パターンを除
去してトンネルを形成する工程と、該トンネル中に溶融
分子性結晶原料を挿入する工程と、該トンネル中におい
て溶融状態にちる分子性結晶原料をトンネル端部から降
温することによシ、該トンネル中に分子性結晶を育成す
る工程とから成ることを特徴とする分子性結晶光素子の
製造方法を発明の要旨とするものである。
をパターン化する工程と、該金属膜パターン上とその近
傍に金属膜のエツチング液に侵されない物質を金属膜パ
ターンの所定の一部を残して付着せしめる工程と、金属
膜のエツチング液に浸漬して前記の金属膜パターンを除
去してトンネルを形成する工程と、該トンネル中に溶融
分子性結晶原料を挿入する工程と、該トンネル中におい
て溶融状態にちる分子性結晶原料をトンネル端部から降
温することによシ、該トンネル中に分子性結晶を育成す
る工程とから成ることを特徴とする分子性結晶光素子の
製造方法を発明の要旨とするものである。
次に本発明の実施例を添附図面について説明する。なお
実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しな
い範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうろことは云
うまでもない。
実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しな
い範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうろことは云
うまでもない。
第２図は本発明による分子性結晶光素子の構造を示す斜
視図である。図において、基板３上に積層された平板形
の光導波路４上の導波光経路にトンネル５が形成されて
おり、その中に分子性結晶２が充填されている。トンネ
ル５は、分子性結晶２ｆ：成長させる際のガイド、およ
び成長後の分子性結晶２を使用環境から保護する役割を
果たす。
視図である。図において、基板３上に積層された平板形
の光導波路４上の導波光経路にトンネル５が形成されて
おり、その中に分子性結晶２が充填されている。トンネ
ル５は、分子性結晶２ｆ：成長させる際のガイド、およ
び成長後の分子性結晶２を使用環境から保護する役割を
果たす。
かような構造の分子性結晶光素子において、光導波路４
中を導波してきた導波光７が分子性結晶２の下部に入射
した場合を考える。分子性結晶２の屈折率が光導波路４
の屈折率よシ小さい時、導波光７のエバネセント波か分
子性結晶２中に存在し、とのエバネセント波によって分
子性結晶２中に第２高調波が発生する。また分子性結晶
２の屈折率が光導波路４の屈折率よシ大きい時、導波光
７は分子性結晶中に移行し、前記の場合よりも高い効率
で第２高調波が発生する。すなわち、いずれにせよ導波
光７が分子性結晶２の下部に入射した場合には第２高調
波が発生する。その発生効率は分子性結晶２中における
入射導波光７のパワー密度に依存し、パワー密度が高い
程、発生効率もまた高いことになる。
中を導波してきた導波光７が分子性結晶２の下部に入射
した場合を考える。分子性結晶２の屈折率が光導波路４
の屈折率よシ小さい時、導波光７のエバネセント波か分
子性結晶２中に存在し、とのエバネセント波によって分
子性結晶２中に第２高調波が発生する。また分子性結晶
２の屈折率が光導波路４の屈折率よシ大きい時、導波光
７は分子性結晶中に移行し、前記の場合よりも高い効率
で第２高調波が発生する。すなわち、いずれにせよ導波
光７が分子性結晶２の下部に入射した場合には第２高調
波が発生する。その発生効率は分子性結晶２中における
入射導波光７のパワー密度に依存し、パワー密度が高い
程、発生効率もまた高いことになる。
次に本発明の分子性結晶光素子の製造方法について第３
図に従って述べる。まず第３図（イ）に示すように、光
導波路４上に金属膜２を付着せしめ、形成しようとする
トンネル５の両脇部分の位置の金属膜２をフォトリング
ラフイックな工程によシ除去する。次に第３図（ロ）に
示すように金属膜２′上に、トンネル部分以外の一端を
残して（図示の場合は隅の一部を残して）、トンネル形
成物質５を付着せしめる。しかる後に、金属膜２′のエ
ツチング液に浸漬する。するとトンネル形成物質５′の
付着していない部分よシ金属膜２′が除去されて、金属
膜２上部のトンネル形成物質５は、トンネルの両脇部分
とそれにまたがる屋根部分以外は、機械的強度が維持さ
れなくなるため、除去され、第３図（ハ）に示すように
、トンネル５が形成される。最後に、第３図に）に示す
ように、トンネル５の端部よシ毛細現象を利用して、ト
ンネル５内に溶融分子性結晶原料２を挿入し、しかる後
にトンネル５の一端よシ徐冷して、トンネル５の内部に
分子性結晶２を成長させる。トンネル端部よシはみ出し
た分子性結晶原料は、溶剤で拭き取る。かようにすれば
、光導波路４上の希望する論所に本発明の分子性結晶光
素子を形成することができる。
図に従って述べる。まず第３図（イ）に示すように、光
導波路４上に金属膜２を付着せしめ、形成しようとする
トンネル５の両脇部分の位置の金属膜２をフォトリング
ラフイックな工程によシ除去する。次に第３図（ロ）に
示すように金属膜２′上に、トンネル部分以外の一端を
残して（図示の場合は隅の一部を残して）、トンネル形
成物質５を付着せしめる。しかる後に、金属膜２′のエ
ツチング液に浸漬する。するとトンネル形成物質５′の
付着していない部分よシ金属膜２′が除去されて、金属
膜２上部のトンネル形成物質５は、トンネルの両脇部分
とそれにまたがる屋根部分以外は、機械的強度が維持さ
れなくなるため、除去され、第３図（ハ）に示すように
、トンネル５が形成される。最後に、第３図に）に示す
ように、トンネル５の端部よシ毛細現象を利用して、ト
ンネル５内に溶融分子性結晶原料２を挿入し、しかる後
にトンネル５の一端よシ徐冷して、トンネル５の内部に
分子性結晶２を成長させる。トンネル端部よシはみ出し
た分子性結晶原料は、溶剤で拭き取る。かようにすれば
、光導波路４上の希望する論所に本発明の分子性結晶光
素子を形成することができる。
（実施例）
次に本発明の実施例について述べる。まず光集積回路部
品の中で、光変調器、光スィッチとしての応用例が多々
検討されているＴ１拡散ＬｉＨｂＯ３光導波路上への作
製例について第３図に従って述べる。Ｔ１拡散導波路の
幅を１０μｍとする。まず、導波路基板上に金属膜２′
としてＡＪ−を真空蒸涌法によシ、０．５μｍの厚みに
付着せしめる。次にホトレジスト塗布、露光、現像工程
の後、４０°Ｃのリン酸：硝酸：酢酸：水が１６：エ：
２：１の割合の混液に浸漬して、導波路の両脇部分のＡ
１を除去する（以上第３図（イ））。次に洗浄工程の後
パターン化されたＡＪの上に、ＡＪパターンの一端を残
し−Ｃ８ｘ １０−” ＴｏｒｒのＡｒ ８０％ＯＢ
２０ ％ ｊｋ＋＋倉ガス≧〉囲気中で８１０．を２μ
ｍのＪ蓼さにＲＦスパッタリング法でｆ＝Ｊ着せしめる
。幅１０μｍの導波路の上にＳｉＯ□のトンネルをかけ
る場合、５ｉｎ２の厚さは２μｍ以上必要であった（以
上第２図）。次にこれを超音波洗浄機中で前記した８０
°Ｃのリン酸、硝酸、酢酸、水の混液に３０分間浸漬す
る。すると、ＡＪ−パターンの５ｉｎ２の被覆されてい
ない部分から、Ａ１が溶解されて行き、それとともにそ
の上部の５１０２は超音波によって破砕されるが、導波
路上部の５ｉｎ２は、その両脇から支えられているため
残シ、導波路上部にＳｉＯ□から成る幅１０μｍ、高さ
帆５μｍのトンネルが形成される（以上第３図（ハ））
。
品の中で、光変調器、光スィッチとしての応用例が多々
検討されているＴ１拡散ＬｉＨｂＯ３光導波路上への作
製例について第３図に従って述べる。Ｔ１拡散導波路の
幅を１０μｍとする。まず、導波路基板上に金属膜２′
としてＡＪ−を真空蒸涌法によシ、０．５μｍの厚みに
付着せしめる。次にホトレジスト塗布、露光、現像工程
の後、４０°Ｃのリン酸：硝酸：酢酸：水が１６：エ：
２：１の割合の混液に浸漬して、導波路の両脇部分のＡ
１を除去する（以上第３図（イ））。次に洗浄工程の後
パターン化されたＡＪの上に、ＡＪパターンの一端を残
し−Ｃ８ｘ １０−” ＴｏｒｒのＡｒ ８０％ＯＢ
２０ ％ ｊｋ＋＋倉ガス≧〉囲気中で８１０．を２μ
ｍのＪ蓼さにＲＦスパッタリング法でｆ＝Ｊ着せしめる
。幅１０μｍの導波路の上にＳｉＯ□のトンネルをかけ
る場合、５ｉｎ２の厚さは２μｍ以上必要であった（以
上第２図）。次にこれを超音波洗浄機中で前記した８０
°Ｃのリン酸、硝酸、酢酸、水の混液に３０分間浸漬す
る。すると、ＡＪ−パターンの５ｉｎ２の被覆されてい
ない部分から、Ａ１が溶解されて行き、それとともにそ
の上部の５１０２は超音波によって破砕されるが、導波
路上部の５ｉｎ２は、その両脇から支えられているため
残シ、導波路上部にＳｉＯ□から成る幅１０μｍ、高さ
帆５μｍのトンネルが形成される（以上第３図（ハ））
。
次に、洗浄工程の後、試料を不活性ガス（アルゴンなど
）雰囲気中に置いて１３２°Ｃに保ち、分子性結晶原料
である２−メチル４−ニトロアニリン（以下ＭＮＡと略
す）の融液（融点１３１°Ｃ）をトンネル端部に滴下す
る。すると、融液は毛管現象によ、？）ンネル内に入シ
込む。トンネル内がＭＮＡ融液で満たされたところで１
０−３０Ｃ！ ／Ｗｂの温度勾配のある電気炉中で１３
２°Ｃから４°Ｃ／ｈＯｕｒで徐冷して分子性結晶を成
長させる。最後にトンネルからはみ出した分子性結晶原
料はアセトン又はアルコール等で拭き取る（以上第３図
に））。上記工程によシ、Ｔ１拡散ＬｉＮｂＯ３導波路
上に幅１０μｍ厚み０．５μｍのＭＮＡ分子性結晶を形
成できた。上記製造方法は、ＬｉＮｂＯ３導波路に限ら
ず、光集積回路用酸化物単結晶および酸化物ガラス材料
の全てに適用し得るものである。
）雰囲気中に置いて１３２°Ｃに保ち、分子性結晶原料
である２−メチル４−ニトロアニリン（以下ＭＮＡと略
す）の融液（融点１３１°Ｃ）をトンネル端部に滴下す
る。すると、融液は毛管現象によ、？）ンネル内に入シ
込む。トンネル内がＭＮＡ融液で満たされたところで１
０−３０Ｃ！ ／Ｗｂの温度勾配のある電気炉中で１３
２°Ｃから４°Ｃ／ｈＯｕｒで徐冷して分子性結晶を成
長させる。最後にトンネルからはみ出した分子性結晶原
料はアセトン又はアルコール等で拭き取る（以上第３図
に））。上記工程によシ、Ｔ１拡散ＬｉＮｂＯ３導波路
上に幅１０μｍ厚み０．５μｍのＭＮＡ分子性結晶を形
成できた。上記製造方法は、ＬｉＮｂＯ３導波路に限ら
ず、光集積回路用酸化物単結晶および酸化物ガラス材料
の全てに適用し得るものである。
次に発光、受光素子の集積化が検討されているＧａＡ１
Ａｓ系−ＩｎＧａＡｓＰ系半導体基板上に分子性結晶を
成長させる場合についてであるが、この場合には、金属
膜２′として金を用い、エツチング液としては４０°Ｃ
の温水１００ Ｃ！Ｏにに工２０ｙ１．１０ ｊｌｒの
割合いのヨウ素ヨウ化カリ水溶液を用い、またトンネル
形成物質５′としては、プラズマＣ１ＶＤ法による５ｉ
３Ｎ４７１が適当である。他は前述のＬｉＮｂＯ３基板
上への形成と同様の条件で、半導体基板上にＭＮＡ分子
性結晶を成長させることができた。
Ａｓ系−ＩｎＧａＡｓＰ系半導体基板上に分子性結晶を
成長させる場合についてであるが、この場合には、金属
膜２′として金を用い、エツチング液としては４０°Ｃ
の温水１００ Ｃ！Ｏにに工２０ｙ１．１０ ｊｌｒの
割合いのヨウ素ヨウ化カリ水溶液を用い、またトンネル
形成物質５′としては、プラズマＣ１ＶＤ法による５ｉ
３Ｎ４７１が適当である。他は前述のＬｉＮｂＯ３基板
上への形成と同様の条件で、半導体基板上にＭＮＡ分子
性結晶を成長させることができた。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の分子性結晶光素子は、光
導波素子基板上に設置し得る構造となっておシ、前述の
実施で述べたように、Ｔ１拡散ＬｉＮｂｏ、光導波路上
に設置すれば、光変調および光スイツチ機と非線型光学
効果を組み合わせることができ、また半導体基板上に設
置すれば、半導体レーザと組み合わせて第２高調波発生
による可視光レーザを構成し得るなど、光集積回路部品
に新機能を付加し得ることは明らかである。さらに本発
明の製造方法は、集積回路製造において一般的となって
いる技術のみがら成シ、熟練を要する特殊技術は含まれ
ていない。従って製造は容易°であり、分子性結晶の顕
著な非線型光学効果を利用した新機能巣積型光素子を安
価に供給し得るものである。
導波素子基板上に設置し得る構造となっておシ、前述の
実施で述べたように、Ｔ１拡散ＬｉＮｂｏ、光導波路上
に設置すれば、光変調および光スイツチ機と非線型光学
効果を組み合わせることができ、また半導体基板上に設
置すれば、半導体レーザと組み合わせて第２高調波発生
による可視光レーザを構成し得るなど、光集積回路部品
に新機能を付加し得ることは明らかである。さらに本発
明の製造方法は、集積回路製造において一般的となって
いる技術のみがら成シ、熟練を要する特殊技術は含まれ
ていない。従って製造は容易°であり、分子性結晶の顕
著な非線型光学効果を利用した新機能巣積型光素子を安
価に供給し得るものである。
第１図は従来の分子性結晶光素子、第２図は本発明の分
子性結晶光素子を示し、第３図は本発明の分子性結晶光
素子の作製工程を示す。 １・・・キャピラリー、２・・・分子性結晶およびその
原料、２・・・金属膜、３・・・基板、４・・−光導波
路、５・・−トンネル、７・・・導波光 特許出願人 第１図 ） ］ 第２図 第３図
子性結晶光素子を示し、第３図は本発明の分子性結晶光
素子の作製工程を示す。 １・・・キャピラリー、２・・・分子性結晶およびその
原料、２・・・金属膜、３・・・基板、４・・−光導波
路、５・・−トンネル、７・・・導波光 特許出願人 第１図 ） ］ 第２図 第３図
Claims (2)
- （１）光導波素子基板上の所定の位置に形成されたトン
ネル中に分子性結晶が充填されていることを特徴とする
分子性結晶光素子。 - （２）光導波素子基板上の所定の位置に金属膜をパター
ン化する工程と、該金属膜パターン上とその近傍に金属
膜のエツチング液に侵されない物質を金属膜パターンの
所定の一部を残して付着せしめる工程と、金属膜のエツ
チング液に浸漬して前記の金属膜パターンを除去してト
ンネルを形成する工程と、該トンネル中に溶融分子性結
晶原料を挿入する工程と、該トンネル中において溶融状
態にある分子性結晶原料をトンネル端部から降温するこ
とにより該トンネル中に分子性結晶を育成する工程とか
ら成ることを特徴とする分子性結晶光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4070283A JPS59166922A (ja) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | 分子性結晶光素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4070283A JPS59166922A (ja) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | 分子性結晶光素子とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59166922A true JPS59166922A (ja) | 1984-09-20 |
Family
ID=12587902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4070283A Pending JPS59166922A (ja) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | 分子性結晶光素子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59166922A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS622175A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ケ−ブル試験器 |
| JPS63229433A (ja) * | 1987-03-19 | 1988-09-26 | Hitachi Ltd | 光機能性デバイス |
-
1983
- 1983-03-14 JP JP4070283A patent/JPS59166922A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS622175A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ケ−ブル試験器 |
| JPS63229433A (ja) * | 1987-03-19 | 1988-09-26 | Hitachi Ltd | 光機能性デバイス |
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