JPS6315233A - 光波長変換素子の製造方法 - Google Patents

光波長変換素子の製造方法

Info

Publication number
JPS6315233A
JPS6315233A JP15929386A JP15929386A JPS6315233A JP S6315233 A JPS6315233 A JP S6315233A JP 15929386 A JP15929386 A JP 15929386A JP 15929386 A JP15929386 A JP 15929386A JP S6315233 A JPS6315233 A JP S6315233A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrates
optical material
optical
furnace
wavelength conversion
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
Application number
JP15929386A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinsuke Umegaki
真祐 梅垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP15929386A priority Critical patent/JPS6315233A/ja
Priority to US07/070,442 priority patent/US4820011A/en
Priority to EP87109804A priority patent/EP0254921B1/en
Priority to DE87109804T priority patent/DE3788468T2/de
Publication of JPS6315233A publication Critical patent/JPS6315233A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は結晶性右I非線形光学材籾によって光導波路を
形成してなる先導波路型の光波長変換素子の製造方法、
特に詳細には上記光学vI料を単結晶状態で十分に長く
形成できるようにした光波長変換素子の製造方法に関す
るものである。
(従来の技術) 従来より、非線形光学材料による第2高調波発生を利用
して、レーザー光を波長変換〈短波長化)する試みが種
々なされている。このようにして波長変換を行なう光波
長変換素子として具体的には、例えば特開昭51−26
51号に示されるようなバルク結晶型のもの、あるいは
例えば特開昭60−14222号に示されるような光導
波路型のむのがよく知られている。バルク結晶型の光波
長変jfA累γと光4波路型の光波長変換素子とを比較
りる場合、((省の方が前者に比べで小さい領域に光を
閉じ込めることができるのでパワー密度を−Fげること
ができ、そのためより高い波長変換効率を得ることがで
きる。そこで最近では、光導波路型の光波長変換素子に
ついての細穴が盛んになされている。
一方、非線形光学材料としては従来より、1−iNb(
)3、KDP (KH2PO4)等が用いられてきたが
、近年、これらの無機材r1に比べて非線形光学定数が
極めて大きい有機非線形光学材料が見い出されている。
この有機非線形光学材料としては、例えば特開昭60−
250334号に示されるMNA (2−メチル−4−
ニトロアニリン)、mNA (メタニトロアニリン)、
POM(3−メチル−4−二トロピニジンー1−オキナ
イド)、尿素等が挙げられる。例えばMNAは、無機非
線形光学材料であるLiNbO3に比べると2000倍
程度高い波長変換効率を有するので、この有機非線形光
学材料を光導波路とした光導波路型光波長変換素子を用
いれば、一般的な小型かつ低コストの半導体レーザーか
らの赤外レーザー光を基本波として第2高調波を発生さ
せることにより、青領域の短波長レーザー光を得ること
も可能となる。
(発明が解決しようとする問題点) 上記有機非線形光学材料を用いて前述の先導波路型光波
長変換素子を形成する試みは従来より種々なされている
が、従来は上記光学材料を単結晶状態で長く形成するこ
とができず、そのため、得られた光波長変換素子の波長
変換効率がどうしても低くなるという問題があった。
そこで本発明は、光導波路を構成する有機非線形光学材
料を単結晶状態で十分に長く形成することができる、光
波長変換素子の製造方法を提供することを目的とするも
のである。
(問題点を解決するための手段) 本発明の光波長変換素子の製造方法は、2枚の基板の少
なくとも一方の片表面に互いに間隔をおいて複数の溝を
並設し、 これらの基板を、上記片表面を内側にし微小間隙をおい
て相対向するように互いに固定し、上記間隙内に基板材
料よりも高屈折率の前記MNA等の結晶性有機非線形光
学材料を充てんさせた後、 前記基板を、上記光学材料の融点より高い温度に保たれ
た炉内から、該融点より低い温度に保たれた炉外に徐々
に引き出すことにより、8融状態の上記光学材料を炉外
への引出し部分から結晶化させることを特徴とするもの
である。
(作  用) 主述のように基板間の間隙内に結晶性有機非線形光学材
料を充てんし、該基板を上記のような温度に保たれた炉
内に置くと、結晶性光学材料が溶融状態となる。次いで
該基板を炉外に引き出すと、結晶性光学材料の液相と固
相の境界面で少しずつ光学材料単結晶が成長して行(。
この際基板内側の面(つまり光学材料に接する側の而)
に上述のような溝が形成されていると、各単結晶はこれ
らの溝の間の狭い領域内でそれぞれが独自に成長するの
で、極めて長い単結晶状態の光学材料からなる光導波路
が形成されるようになる。
(実 施 例) 以下、図面に示ず実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。
第1.2および3図は、本発明の一実施例方法により光
波長変換素子を製造する様子を順を追って示すものであ
る。まず第1図に示されるように、後述のMNAよりも
低屈折率の2枚の平板状ガラス基板5a、5bが用意さ
れる。一方のガラス基板5aの片表面には、公知のフォ
トリソグラフィ技術により、互いに平行な多数本の溝6
aが形成されている。これらの溝68は一例として、間
隔Q、5+nn+、深さ5μm程度に形成され、またガ
ラス基板5aの長手方向A(これは後述の炉からの引出
し方向である)に対して一例として約50゜の角度で形
成される。また他方のガラス基板5bの片表面にも、上
記溝68と同様の溝6bが形成されている。これらの溝
6bは、後述のように両ガラス基板5a、5bが互いに
対向するように固定されたとき、それぞれが’tVt 
6 aと整合するように、該溝6aと同じ間隔、角度で
形成される。また上記他方のガラス基板5bには、溝6
bが形成された而(第1図の下側の面)の一端部におい
て線形回折格子(Linear  GratingC0
LJpler;以下L−G Cと称する)7が形成され
、この面と反対側の面(第1図の上側の面)には上記L
GC7と十分に間隔をおいて集光性回折格子(「ocu
sing  Qrating  Coupler;以下
FGCと称する)8が形成されている。これらのLGC
7、FGC8も、公知のフォトリソグラフィ技術によっ
て形成され、格子間ロザイズは一例として2 X 2 
mm程度とされる。
上述の2枚のガラス基板5a、5bは、第1図図示のよ
うに溝6a、5bが形成された面がそれぞれ内側を向く
ようにして重ね合わせられる。この際、溝6aと溝6b
とが互いに整合するように側基板5a、5bの向きが厳
密に揃えられる。こうして両ガラス基板5a、5b@重
ね合わせた後、両者が接着される。すると両ガラス基根
5a、5bの間には、0.5〜1.0μm+5!f51
の微小間隙が形成される。
次に上記ガラス基板5a、5bの間の微小間隙内に、結
晶性有機非線形光学材料である前述のMNAが、光導波
路を構成するために充てんされる。
このMNAの充てんは、第2図図示のようにしで行なわ
れる。4−なりら炉内等においてMNA9を融液状態に
保ち、この融液内に上記ガラス基板5a、5bの一端部
を浸入させる。すると毛慣管現蒙により、融液状態のM
NA9が上記間隙S内に進入する。なJ5該融液の温度
は、MNA9の分解を防止するため、その融点(132
℃)よりも僅かに高い温度とする。その後ガラス基板5
a、5bを急冷させると、上記間隙S内に’rIL入し
ていたMNA9が固化する。
上述のようにしてガラス基板5 d s 5 b間にM
NA9の層が形成されてなる光導波路素子15は次に炉
に入れられ、MNA9が再溶融される。本実施例におい
ては上記の炉として、第3図図示のJ:うに真ちゅう製
のブロック10内に電熱下段11が埋設されてなる真ち
ゅう熱浴12が用いられる。この真ちゅう熱浴12の中
央部には、四角い断面形状を有する細長い穴14が設け
られている。そして電熱手段11には温度制御回路13
を介して電流が供給され、上記穴14内の温度は所望温
度に保たれるようになっている。光導波路素子15は、
この穴14内に挿入される。
このように光導波路素子15が収められる真ちゅう熱浴
12の温度(正確には穴14内の温度)も、MNA9の
融点より僅かに高い141℃程度に保たれる。なお、真
らゆう熱浴12の穴14内に例えばグリースを注入して
おけば、真ちゅう熱浴12から光導波路素子15への熱
伝導が良好になり、また後述する引き出しのスピードが
一定になって好ましい。
上記穴14は、ブロック10の一端面(第3図の手前側
の端面)に開口しているが、その反対側は閉じられてい
る。この閉じられている部分には、穴14内に連通丈る
細孔(図示せず)が設けられており、この細孔には4金
16が挿通される。この針金16はラック17に固定さ
れ、該ラック17にはモータ18によって回転されるビ
ニオン19が噛合されている。
したがってモータ18が駆動されてビニオン19が矢印
B方向に回転されると、針金16が矢印C方向に移動し
て、穴14内の光導波路素子15をブロック10外に押
し出す。なJ3真らゆう熱浴12外の温度は、MNA9
の融点よりも低い湿度(例えば室温程度)とされる。
上記のように光導波路素子15を真らゆう熱浴12内に
収めておくことにより、ガラス基板5a15b間のMN
A9は再度溶融状態となる。そしてこの状態からモータ
18を低速回転させ、釣合1Gを前述のように移動さぼ
る。それにより光導波路素子15は、真ちゅう熱浴12
外に徐々に引き出される。
この光導波路素子15の引出し速度は、−例として1.
5〜2.0CIl+/時間程度に設定する3、こうして
光導波路素子15を徐々に真ちゅう熱浴12外に引き出
すと、MNA9の液相と固相の境界部〈これは当然なが
ら真ちゅう熱浴12の外部に位置する)で少しずつMN
Alti結晶が成長していく。したがって、頁らゆう熱
浴12から引き出された光導波路素子15には、長距離
(例えば数cm)に亘ってlitへ+1品状態で結晶方
位も一定に揃ったMNAからなる光導波路9′が形成さ
れる。このMNA川結用は、前述の溝68.6bの間の
領域(詳細には溝6aと6aの間でかつ)苫6bと6b
の間の領域)単位で形成され、各領域毎に結晶方位は異
なるようになる。この状態は、先導波路素子15を偏光
顕微鏡の直交ニコル間に配して消光を観察することによ
って確認できる。こうして、111結品状態のMNAか
らなる光導波路9′を有する光導波路素子(光波長変換
素子)15が得られる。
以下、上述のようにして製造された光波長変換素子15
の波長変換効率について、第4図を参照して説明する。
この光波長変換素子15は一例として全長1.2cmに
形成されている。基本波発生手段としてQスイッチY 
A Gレーザー(波長=1.06μm)30を用い、対
物レンズ31で集光したレーザー光(基本波)32を前
記LGC7の部分に照)1することにより、該レーザー
光32を光導波路9′内に入射させた。位相整合は、基
本波の先導波路9′での導波モードによって生成された
非線形分極波から基板部へのtllrJ1モードとして
第2高調波を発生ずるチェレンコフ放射である。そして
この第2高調波32′を、FGC8から基本波と分離し
て取り出1.なおこの例において、第2高調波32′は
FGC8により集光される。
以上のようにして第2高調波32′を冑、その強度をレ
ーザーパワーメータ33で測定した。波長変換効率は、
基本波光出力に対するこの測定光強度の比率であるが、
基本波光出力が数百mW程度の場合で、0.1%’f1
度であった。しかもこの波長変換効率は基本波の光出力
にも比例するから、基本波光出力をさらに上げた場合に
は、従来の光波長変換素子に比べて2桁以上高い効率を
(qることしできる。
な33以上説明した実施例にJ3いては、ガラス基板5
bにLGC7とFGC8とを設けているが、特にこのよ
うな回折格子は設けず、光導波路の端面から基本波を光
波長変換素子内に入射させるようにしても構わない。ま
た上記のような回折帽子を設ける場合でも、FGC8に
代えてLGCを形成し、第2高調波を平行ビームとして
光波長変換素子から出射させるようにしてもよい。
また前述した通り、本発明方法によって1りられる光波
長変換素子においては、基板の溝と溝との間の領域毎に
有機非線形光学材料の結晶方位が異なるから、上述のよ
うなLGC7やFGC8を、上記溝間領域の多くに亘っ
て延びるように十分大きく形成しておけば、所望の結晶
方位の光導波路を任意に選択して利用可能となる。
さらに、上記実施例においては2枚のガラス基板5a、
5bの双方に溝(3a、5bを形成しているが、一方の
基板のみに溝を設けても、有機非線形光学材料をある程
度良好に単結晶化させる効果が得られる。一方の基板の
みに嵩を設置プる場合には、前述のような回折格子が設
けられない方の基板に溝を設ければ、この溝および回折
格子の形成が容易になる。またこのような溝は、炉から
の基板用法ぎ方向に対して平行とされてもよいが、該方
向に対して前述程度の角度をなすように形成されていれ
ば、有機非線形光学材V[の単結晶化がとくに良好に行
なわれる。
また以上、有機非線形光学材料としてMNAを用いた実
施例について説明したが、本発明はその他の結晶性有機
非線形光学材料を用いて光導波路型光波長変換素子を製
造する場合にも、同様に適用することができる。
(発明の効果) 以上詳細に説明した通り本発明の光波長変換素子の製造
方法によれば、従来に比べて波長変換効率が飛躍的に高
い光導波路型光波長変換素子を1りることができ、した
がって光出力の小さい低コストの半導体レーデ−を用い
て、コンパクトで消費電力が少なく、かつ安li!li
な短波長レーザーを自在に形成可能となる。また本発明
方法によれば、基板の溝間の領域毎に異なった結晶方位
の光導波路を形成できるから、光波長変換に利用する領
域を選択することにより、導波方向に対して所望の結晶
方位を設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1.2おにび3図は、本発明の一実施例による光波長
変換素子の製造方法の各ステップを示す斜視図、 第4図は本発明方法によって形成された光波長変換素子
の波長変換効率の測定の様子を示す斜視図である。 5a、5b・・・ガラス基板 6a、6b・・・基板の
満7・・・線形回折格子    8・・・集光性回折格
子O・・・〜AN△       9′・・・光導波路
11・・・電熱手段      12・・・真らゆう熱
浴13− 温f’l t’l ’in回路15・・・光
導波路素子(光波長変換素子)16・・・針金    
    17・・・ラック18・・・モータ     
  19・・・ビニオン32・・・駐本波      
 32′・・・第2高調波S・・・七4板間の間隙 第1図 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2枚の基板の少なくとも一方の片表面に互いに間
    隔をおいて複数の溝を並設し、 これらの基板を、前記柱表面を内側にし微小間隙をおい
    て相対向するように互いに固定し、前記間隙内に基板材
    料よりも高屈折率の結晶性有機非線形光学材料を充てん
    させた後、 前記基板を、前記光学材料の融点より高い温度に保たれ
    た炉内から、該融点より低い温度に保たれた炉外に徐々
    に引き出すことにより、溶融状態の前記光学材料を炉外
    への引出し部分から結晶化させることを特徴とする光波
    長変換素子の製造方法。
  2. (2)前記2枚の基板の双方に前記溝を形成し、これら
    の基板を、それぞれの溝が相対向するように固定するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光波長変換
    素子の製造方法。
JP15929386A 1986-07-07 1986-07-07 光波長変換素子の製造方法 Pending JPS6315233A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15929386A JPS6315233A (ja) 1986-07-07 1986-07-07 光波長変換素子の製造方法
US07/070,442 US4820011A (en) 1986-07-07 1987-07-07 Optical wavelength conversion device, and a method of making the same
EP87109804A EP0254921B1 (en) 1986-07-07 1987-07-07 Optical wavelength conversion device, and a method of making the same
DE87109804T DE3788468T2 (de) 1986-07-07 1987-07-07 Vorrichtung zur Umwandlung optischer Wellenlängen und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15929386A JPS6315233A (ja) 1986-07-07 1986-07-07 光波長変換素子の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6315233A true JPS6315233A (ja) 1988-01-22

Family

ID=15690627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15929386A Pending JPS6315233A (ja) 1986-07-07 1986-07-07 光波長変換素子の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6315233A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4838638A (en) * 1987-02-16 1989-06-13 Fuji Photo Film Co., Ltd. Optical wavelength conversion device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
APPLIED OPYICS=1986 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4838638A (en) * 1987-02-16 1989-06-13 Fuji Photo Film Co., Ltd. Optical wavelength conversion device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4820011A (en) Optical wavelength conversion device, and a method of making the same
US4865406A (en) Frequency doubling polymeric waveguide
US4547262A (en) Method for forming thin film passive light waveguide circuit
JPH10503602A (ja) パターン付分極化誘電構造体と装置の製造
US5737117A (en) Second harmonic generation element and a process for producing the same
US5247601A (en) Arrangement for producing large second-order optical nonlinearities in a waveguide structure including amorphous SiO2
JPH0833563B2 (ja) 光波長変換モジュール
JP2640452B2 (ja) 光波長変換素子
JPS6315233A (ja) 光波長変換素子の製造方法
Umegaki et al. Crystal Growth Of Organic Material And Optical Second-Harmonic Generation In Optical Fiber
US11803011B1 (en) Optical switch having latched switch states and associated methods
JPH03113428A (ja) 光波長変換素子およびその製造方法
RU2795387C1 (ru) Способ формирования оптического волновода в кристалле ниобата лития
US11982883B2 (en) Optical device having phase change material and associated methods
JP2967598B2 (ja) 波長変換素子及び製造方法
US20230324721A1 (en) Optical device having phase change material and associated methods
Suhara et al. Growth of metanitroaniline film crystal with controlled orientation for optical waveguide second-harmonic generation
JP2527338B2 (ja) 光波長変換素子
US5467421A (en) Nonlinear optical material and devices utilizing said material
JPS6377035A (ja) 非線形2次高調波素子及びその製造方法
JPH0497232A (ja) 波長変換素子および入射テーパ光導波路作製方法
JPH04340934A (ja) 光波長変換素子およびその製造方法
RU2064686C1 (ru) Способ изготовления устройства ввода излучения в оптический волновод
JPH02176730A (ja) 非線形光学素子
JPH05134281A (ja) 非線形光学素子の製造方法