JPH02113227A - 薄膜導波路素子 - Google Patents

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、薄膜導波路素子に関するもので、更に詳しく
は、非線形光学効果を用いた波長変換機ず彪の付与、並
びに２分波、混合、偏光等の能動機能の付与に関する。

［従来の技術］ 従来、非線形光学効果を用いた波長変換機能を有する薄
膜導波路素子（非線形薄膜導波路素子）としては、モー
ド選択による位相整合を行うものや、チェレンコフ放射
による位相整合を行うものが知られている。これらの光
導波路となるコア層は、形状と屈折率が基板の材料に合
わせて設計され、フォトリングラフイック法等で、半導
体、ガラス、無機化合物、プラスチック等の基板上に形
成されている。

また、単なる光の通路としての薄膜導波路素子を更に進
めて、薄膜導波路素子そのものに分波。

混合、偏光等の能動機能を与えて能動型薄膜導波路素子
とすることも検討されている。そのためには基板として
大きな電気光学効果を有するものが必要となり、例えば
ＬｉＮｂＯ２等の単結晶上に、〒ｉ拡散もしくはＨ拡散
により光導波路を形成し、更に電極を設けて上記能動機
能を付与することが試みられている。

一方、新しい薄膜導波路素子として、国分等によって報
告された共振反射型薄膜導波路素子が知られている［「
アプライド°フイズイカル°レター（Ａｐｐｌ、　Ｐｈ
ｙｓ、　Ｌｅｔｔ、）　Ｊ　４９．１３（１９８６）］
　、　コの薄膜導波路素子の光導波路は、単一波長につ
いて非線形光学効果の無いコア層を用いたものとなって
いる。

［発明が解決しようとする課題］ 一般に薄膜導波路素子は、屈折率の低い基板上に屈折率
の高い光導波路を形成することになるため、光導波路の
屈折率や形状に高い精度の制御が要求され、良好な光導
波路を簡便に低コストで形成することが困難である。特
に能動型薄膜導波路素子を得るためには、Ｌ　１Ｎｂ０
３単結晶等の高価な材料に対して上記高精度の光導波路
形成操作を行う必要があり、しかも形成操作上の制約か
ら十分な性能の能動型薄膜導波路素子を得ることは困難
である。

上述の不都合に加えて、モード選択により位相整合を行
う非線形薄膜導波路素子には、膜厚の制御が極めて厳し
く温度変化に対する補正も困難であるという問題がある
。また、チェレンコフ放射を用いた非線形薄膜導波路素
子は、温度変化による位相整合のずれを高調波の放射角
度の変化により行えるが、放射された高調波が三日月状
であるために光線の整形や集束が困難であるという問題
がある。

一方、従来の共振反射型薄膜導波路素子については、基
本波を導波するコア層におけるモードの制約が厳しいた
めに、入射効率が不十分となることがある。また、能動
機能化は困難であり、ＬｉＮｂＯ３基板のような電気光
学結晶を用いて能動化することも構成上無理がある。

［課題を解決するための手段及び作用］上記課題を解決
するための手段を説明すると、請求項第１項の発明では
、第１図に示されるように、基板ｌ上に、非線形光学効
果によって波長変換を行うコア層２と、コア層２より高
屈折率な第１クラッド層３と、第１クラッド層３より低
屈折率な第２クラッド層４とが積層されている薄膜導波
路素子としているものである。また、請求項第３項の発
明では、第３図に示されるように、基板ｌ上に、光導波
を行うコア層２と、コア層２より高屈折率な第１クラッ
ド層３と、第１クラッド層３より低屈折率な第２クラッ
ド層４とが積層されており、コア層２、第１クラッド層
３及び第２クラッド層４のうち少なくとも１つの層に高
分子材料が用いられている薄膜導波路素子としているも
のである。

上記請求項第１項の発明によれば、コア層２へ入射した
光を第１クラッド層３にて全反射するとともに、しみ出
した光が第２クラッド層４にて干渉を起こすことが可能
となり、コア層２への光の単一モード閉じ込めができる
。同時に、非線形光学効果を有するコア層２で波長変換
された高調波を第２クラッド層４もしくは別に設けた光
導波路へ放射させることにより、温度変化に対して安定
で良好な位相整合を行うことができる。また、コア層２
への基本波のとじ込め効率がよく、シみ出しが少ないた
めに、光パワー密度が向上し、波長変換効率が上昇する
。更に請求項第３項の発明によれば、電界、磁界、温度
変化、光等によって高分子材料の屈折率及び屈折率の異
方性を制御して、分波、スイッチング、モード変換等の
１８動機能を得ることができる。

請求項第１項の発明におけるコア層２は非線形光学効果
を奏するもので、当該効果を奏する非線形光学材料で形
成することができる。この非線形光学材料としては、例
えば無機結晶、有機結晶。

ガラス、半導体、高分子材料等を挙げることができる。

（Ｈ２Ｎ）２Ｃ０ 無機結晶としては、 例えばＬｉＮｂＯ３、 ＫＴｉＯＰＯ４ （ＫＴＰ） β−ＢａＢ２０４ 等がある。

有機結晶としては、 例えば次のようなものかあ る。

暑 Ｏ２ （以下余白） Ｈ２ Ｙ拳３（ＨＣＯＯｅ）！ Ｂ２　Ｐ０４°・Ｈ２０ Ｒ （２Ｂ） １／４０６Ｈｂ Ｒ Ｒ′ Ｒ′ Ｆ３ ＣＨ・・・（８４ｄ） Ｒ′ Ｒ′ ロ Ｒ Ｒ′ ２Ｎ− ＨＣＯＭｅ ＣＨ ｅＯ− に Ｒ′ Ｒ′ （＋）ｐｓｅｕｄｏｅｐｈｅｄｒｉｎｅ（−）ｎｏｒｐ
ｓｅｕｄｏｅｐｈｅｄｒｉｎｅｕ υ Ｒ′ ０Ｍ ＣＨ・・・（７７ｄ） Ｒ′ Ｒ′ ガラスとしては、例えば５ｃｈｏｔｔ、　０Ｇ５９０等
のフィルターグラスを用いることができる。

半導体としては、例えばＣｄ’Ｊ、　ＧａＡｓ、　Ｓｉ
等を用いることができる。

高分子材料としては、例えばポリジアセチレン、ポリチ
オフェン、ポリアセチレン等の他、後述する高分子液晶
のうちで非線形光学効果を有するものを用いることがで
き、る。

マトリックスとなるガラス又は高分子材料に、大きな非
線形分子感受率を有する非線形光学材料を固溶体として
添加したものを塗布してコア層２を形成することで、コ
ア層２となる薄膜の形成を容易化することもできる。非
線形光学材料のマトリックス中への導入は、共重合等に
よって行うことができる。このガラス又は高分子材料を
マトリックスとしたコア層２とした場合、含有される非
線形光学材料を配向させるか、高分子材料を配向させる
ことが好ましい。

上記マトリックスとして用いられるガラス又は高分子材
料は、非線形光学材料でなくともよく、前掲の物質の他
、例えば石英ガラス、ＰｂＯガラス、リン酸ガラス、Ｂ
２Ｏ３ガラス、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリ
レート、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリ
塩化ビニル、ポリエーテル、ポリスチレン、ポリオレフ
ィン等を用いることができる。

また、ガラス又は高分子材料のマトリックスに導入され
る非線形光学材料は、π電子系を有する骨格に電子供与
性基もしくは電子吸引性基の少なくとも一方を有する構
造のものが好ましく、具体的には以下のようなものがあ
る。

（以下余白） ０−ニトロアニリン ｐ−ニトロアニリン λ９ （Ｘ０＝　Ｉｏ、　１０３°、ＮＯ３°、　　ＣトＣＨ
−ＣＩＣＯＯθＣＲＯｚ°、ＢＦ４θ、　　Ｒｅｄｓｏ
、　　ＣＨ３０Ｓ０３θ）Ｎ０２ ポリーγ−ベンジル−し−グルタミ ン酸 請求項第３項の発明におけるコア層２は、必ずしも上述
した非線形光学材料で形成する必要はなく、非線形光学
効果の無い材料で形成することもできる。具体的には、
上記請求項第１項の発明におけるコア層２の前記マトリ
ックスとして用いられる材料のみで形成することもでき
る。

特にコア層、クラッド層として高分子液晶を用いること
は、能動導波路素子として電気光学効果、熱光学効果等
を用いる玉で得られる効果が大きく低エネルギーで駆動
できるためすぐれている。

コア層２の厚みは、０．１−１００ｇ■が好ましい。

０．１終騰以下では光が入射しにくく、１００ｇｍ以上
では閉じ込めるためのモードが選択しにくくなる。

より好ましい厚みは、０．５〜２０終−である。

第１クラッド層３としては、コア層２および第２クラッ
ド層４よりも屈折率の高い化合物が用いられる。屈折率
差としてはｌ　Ｘ　ｔｏ−５よりも大きいことが望まし
い、ｌＸ１０−５以下では温度差によって屈折率差が制
御出来なくなる。より望ましくはｌＸｌ０−３以上であ
る。厚みは、用いられる光の波長の１／１００より厚い
ことが望ましい、また、コアｆｉ２の光をとり出して有
効に第２クラッド層４もしくは他の光導波路へ導くため
には、用いられる光の波長の１０倍以下、好ましくは用
いられる光の波長以下、より好ましくは用いられる波長
の１７２以下が望ましい。

第１クラッド層３に用いられる材料は、コア層２より高
屈折率であればよく、無機物としては。

例えば５ｉ０２．　ＭｇＦ、　ＴｉＯ２，ＧｅＯ２，Ｓ
ｉ：＋Ｎ４．　Ａｉ’２０３等が用いられる。また、高
分子材料としては、例えばポリアクリレート、ポリエス
テル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリフッ
化ビニリデン、ポリシロキサン、ポリアミド、ポリイミ
ド、ポリイミドアミド、ポリペプチド、ポリテトラフル
オロエチレン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化
ビニル、ポリ酢酸ビニル等が用いられる。これらは、用
いられる基本波に対する吸収性が無いことが好ましく、
特に請求項第１項の発明では、発生する高調波に対して
も吸収性が無いことが好ましい。

第２クラッド層４としては、第１クラッド層３と同様の
材料で、第１クラッド層３よりも屈折率の低いものが用
いられる。

第２クラッド層４の厚みは、用いられる光の波長よりも
大きいと、積層を行う場合に有利である。具体的には、
０．１４ｍ　−１００Ｂ鳳が好ましい。

０．１＝■以下では干渉反射構造を効率よく選択しにく
く、１１００ｐ以上では干渉反射構造の制御を十分に行
いにくい上に薄膜導波路素子の小型化に不利である。ま
た、請求項第１項の発明において、発生する高調波につ
いて第２クラッド層４を光導波路として用いる場合は、
高調波のとじ込め条件に合致するよう、厚みを調整する
ことが好ましい。

基板ｌとしては、ガラス、プラスチック、無機結晶、半
導体、金属等が使用される。

コア層２内での光の拡りの防止は、光導波部分を矩形埋
め込み型とするか、リッジ部を設けるか、ストリップ装
荷を行うか、ストライプ状の第１又は第２クラッド層３
又は４を設けることによって行うことが出来る。

請求項第１項の発明の薄膜導波路素子は、第２図に示さ
れるように、多層化したものでもよい。

即ち、第２図においては、基板１上に、第２クラッド層
４、第１クラッド層３、コア層２の順に積層され、その
上に更に第１クラッド層３′第２クラッド層４′、第１
クラツド層３″、コア層２′の順に積層されている。

例えば波数Ｗの入射レーザー光が上方のコア層２′へ入
射されると入射光は第１クラッド層３″および第２クラ
ッド層４′によってコア層２′に閉じ込められる。この
非線形光学効果を有するコア層２′にて発生した高調波
は、第１及び第２クラツド層３′、３″、４′を通して
下方のコア層２へ導びかれ、第１及び第２クラツド層３
．４によってコアｙｆＪ２に閉じ込められる。

請求項第３項の発明においては、コア層２、第１クラッ
ド層３及び第２クラッド層４のうち少なくとも１つの層
に高分子材料を用いることが必要で、これによって、能
動機能を付与することができる。そのためには、高分子
材料が電気光学効果を有することが好ましく、特に高分
子液晶であることが最適である。尚、電気光学効果とは
、電界フレデリック転移、ボッケル効果、カー効果、等
をいう。

また、上記構成を請求項第１項の発明に対して適用すれ
ば、波長変換機能と同時に能動機能を付与することがで
き、特に請求項第１項の発明においてコア層２に高分子
材料を用いる場合、前述したマトリックスとして高分子
材料を用いればよい。

高分子液晶としては、ネマチック相、カイラルネマチッ
ク相、スメクチック相、カイラルスメクチック相、ディ
スコティック相等の液晶相を有する高分子液晶性化合物
が挙げられる。このような高分子液晶性化合物はコア層
２に用いられることで特に有効に機能を発揮する。

カイラルネマチック相、カイラルスメクチック相を有す
る高分子液晶性化合物としては、側鎖型高分子液晶性化
合物および主鎖型高分子液晶性化合物等を用いることが
できる。

側鎖型高分子液晶性化合物としては、下記の式に示すよ
うなものが挙げられる。（但し１式中本は不斉炭素中心
を示し、ｎ＝５〜１ｏｏｏである）（以下余白） （１２？） （旬！２〜１５） （＋２５） （１１２−２〜１５） （町＝２〜１０） （１１７＝ＺＮ１コノ ＣＨ３ −ｆ　（：Ｈ２−Ｃ← （匍＝２〜１５） （＋３２） −ｆ　ＣＨｔ　−Ｃ→− （幻！２〜１５） （旬＝２〜１５） また、カイラルネマチック相、カイラルスメクチック相
を有する主鎖型高分子液晶性化合物としては、例えば、
メソーゲン基とフレキシブル鎖および光学活性基からな
り、エステル結合、アミド結合、ペプチド結合、ウレタ
ン結合、エーテル結合等により高分子化された化合物が
挙げられる。

好ましくはエステル結合により高分子化された化合物で
ある。

メソーゲン基として用いることの出来る具体的な化合物
には、ターフェニルジカルボン酸、Ｐ−テレフタル酸、
ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、ス
チルベンジカルボン酸、アゾベンゼンジカルボン酸、ア
ゾキシベンゼンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボ
ン酸、ビフェニルエーテルジカルポン酸、ビフェノキシ
エタンジカルポン酸、ビフェニルエタンジカルボン酸、
カルボキシケイ皮酸等のジカルボン酸や、ノ＼イドロキ
ノン、ジハイド口キシビフェニル、ジノ＼イドロキシタ
ーフェニル、ジハイドロキシアゾベンゼン、ジハイドロ
キシアゾキシベンゼン、ジハイドロキシジメチルアゾベ
ンゼン、ジハイドロキシジメチルアゾキシベンゼン、ジ
ハイドロキシビリダジン、ジハイドロキシナフタレン、
ジヒドロキシフェニルエーテル、ビス（ヒドロキシフェ
ノキシ）エタン等のジオールや、ハイドロキシ安息香酸
、ハイドロキシビフェニルカルボン酸、ハイドロキシタ
ーフェニルカルボン酸、ハイドロキシケイ皮酸、ハイド
ロキシアゾベンゼンカルボン酸。

ハイドロキシアゾキシベンゼンカルボン酸、ハイドロキ
シスチルベンカルボン酸等のハイドロキシカルボン酸を
用いることが出来る。

フレキシブル鎖の原料としては、メチレングリコール、
エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオー
ル、ベンタンジオール、へ＋＋ンジオール、ヘプタンジ
オール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジ
オール、ウンデカンジオール、ドデカンジオール、トリ
デカンジオール、テトラデカンジオール、ペンタデカン
ジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
ール、テトラエチレングリコール、ノナエチレンゲリコ
ール、トリデカエチレングリコール等のジオールや、マ
ロン酸、こはく酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン
酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等のジカル
ボン酸を用いることが出来る。

光学活性基としては、２官能性のものが望ましい、具体
的には、 タン （−）　−１，２−プロパンジオール （＋）−１，２−プロパンジオール （り一乳酸 （−）−乳酸 （２Ｓ、５Ｓ）−２−メチル−３〜オキサヘキサン−！
、５−ジオール （２Ｓ、５Ｓ、ＢＳ）−２，５−ジメチル−３，６−シ
オキサノナンー１．８−ジオール 以上のようなメソーゲン基、フレキシブル鎖。

光学活性基を重縮合することにより、カイラルネマチッ
ク相、カイラルスメクチック相を有する主鎖型高分子液
晶性化合物を得ることができる。このとき触媒を用いる
ことで重合度を向上し、副反応等による不純物を低減す
ることが可能であるが、重縮合終了後は再沈法等によっ
て除去することが望ましい。

具体的には、以下の化合物を挙げることができる。

（以下余白） （ｘ＋ｙ冨五、匍＝２〜！５〕 （ｓ２−２〜１５．　ｘ＋ｙｘ　１） Ｃ）１３ Ｒ＋　＝　−Ｃ１ｂＣＨ２ＣＨ−ｆ　Ｃａｔ→−Ｒ２（
→Ｃ）１２→− （ｘ＋ｙｘ　ｌ　、匍ｘ２〜１５） （１４Ｇ） （ｘ＋ｙ＝１．野；２〜！５） （旬＝１〜５） （ｍ５＝０〜５） さらにネマチック相 、スメクチック相を有する 高分子液晶性化合物としては、 側鎖型高分子液晶性 性化合物および主鎖型高分子液晶性化合物等がある。

具体的には。

下記式に示す化合物が挙げられる。

Ｈ３ （ＣＩｈ　−Ｃ→− Ｒ＝Ｃ＊Ｈ２ｍ−＋− ｍ＝ＩＮ１２ ｍ＝１．ｎ＝２ Ｔｇ＝１１０℃、　ＴＣＲ＝　１４０℃Ｔｇ　＝４０℃ Ｏ４７） （瀧５＝　０〜５） ＣＨ３ ｏ３ ｎ＝１〜１２ ｘｗ　１〜１２．ｎｘ　ｌ＃１２ Ｒ−ＣＩ−、Ｃ１１３０−Ｉ　　ＣＩ−＊　トｘｗ３．
ｎ＝３．Ｒ＝Ｈ− Ｔｘ＝５℃　ＴＣＩｌ−１１４℃ （１５？） ｚ＋ｙ−１，ＯｍｗｌＮ１２ ｘｗｏ、１　　、　ｙａ＋０．９　　、ｍｘ２Ｔｇ”１
１７℃、　ＴＣｊ）−１８４℃ｎ冨ｌ〜１８ ｎ　−８ＴＣＩ−２２０℃ ｍｘｆＬｗａ　１　、　ｎｘｌｌ Ｔｇ＝３９’ＣＴＣＲ＝７４℃ 高分子液晶性化合物が室温以上にガラス転移点もしくは
融点を有する場合には、スイッチング等の制御のために
、−旦ガラス転移点もしくは融点以上に加熱してスイッ
チングした後、室温までもどすことで所ψの導波状態と
することができる。

また、所定の温度に保持することによっても上記効果が
得られる。

高分子液晶は、前記高分子液晶性化合物に他の成分を加
えた高分子液晶組成物でもよく、この高分子液晶組成物
としては１例えば高分子液晶性化合物と低分子液晶性化
合物を混合し、加熱溶解もしくは共通溶媒に溶解するこ
とにより得られるものを挙げることができる。

高分子液晶性化合物ならびに高分子液晶組成物は単独で
フィルム状として用いても、支持基板に積層して用いて
もよい。

高分子液晶による薄膜形成は、高分子液晶を加熱溶融も
しくは溶媒に溶解させて液状とし、スピンコード法、キ
ャスト法、ディッピング法、バーコード法、ロールコー
ト法、グラビアコート法、ドクターブレード法等によっ
て、薄膜形成面に塗布することで行うことができる。ま
た、高分子液晶をストライプ状等にパターン化して塗布
するには、スクリーン印刷法やフォトレジストを用いた
パターニング等を用いることができる。これらの方法は
、高分子液晶以外の高分子材料による薄膜形成にも使用
される。

高分子液晶を用いて能動機能を付与する場合。

水平配向又は垂直配向処理を施しておくことが好ましい
。

水平配向及び垂直配向処理としては、ａ械的な力による
延伸、ロール延伸、シェアリングや電場・磁場によるも
の、界面制御によるもの等がある。支持基板を用いる場
合には界面制御による水平配向又は垂直配向処理が特に
好ましい。

具体的な界面制御による水平配向処理としては次のよう
なものがある。

■ラビング法 基板上に溶液塗工法又は蒸着あるいはスパッタリング等
により１例えば、−酸化　素、二酸化　素、酸化アルミ
ニウム、ジルコニア、フッ化マグネシウムｌ化セリウム
、フッ化セリウム、シリコン窒化物、シリコン炭化物、
ホウ素窒化物などの無機絶縁物質やポリビニルアルコー
ル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミ
ド、ポリパラキシレリン、ポリエステル、ポリカーボネ
ート、ポリビニルアセタール、ポリ塩化ビニル、ポリア
ミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、
ユリャ樹脂やアクリル樹脂などの有機絶縁物質を用いて
被膜形成した配向制御ｌ１ｌＩを設けることができる。

この配向制御膜は、前述の如き無機絶縁物質又は有機絶
縁物質を被膜形成した後に、その表面をビロード、布や
紙で一方向に摺擦（ラビング）する。

■斜方蒸着法 ＳｉＯ等の酸化物あるいはフッ化物又はＡｕ、　Ａｌｌ
などの金属およびその酸化物を基板の斜めの角度から蒸
着する。

■斜方エツチング法 ■で示した有機あるいは無機絶縁膜を斜方からイオンビ
ームや酸素プラズマを照射することによりエツチングす
る。

■延伸高分子膜の使用 ポリエステルあるいはポリビニルアルコール等の高分子
膜を延伸して得られる膜も良好な配向性を示す。

■グレーティング法 フォトリソグラフィーやスタンパ−やインジェクション
を使用して基板表面上に溝を形成することによってもＮ
液晶はその溝方向に配向する。

また、具体的な界面処理による垂直配向処理としては次
のようなものがある。

■垂直配向膜を形成する。

基板表面上に有機シランやレシチンやＰＴＦＥ等の垂直
配向性の層を形成する。

■斜方蒸着 斜方蒸着法で基板を回転させながら蒸着角度を適当に選
択することにより垂直配向性を与えることができる。ま
た、斜方蒸着後、■で示した垂直配向剤を塗布してもよ
い。

以との配向処理において、各配向手段は、単独で用いて
も、２以上の手段を組み合わせて用いてもよい。

ａ面性付与のための高分子液晶以外の高分子材料として
は、例えばポリフッ化ビニリデン。

Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）共重合体等を用いることができ
る。

高分子材料を用いて機能性を付与する場合、第３図に示
されるように、上下に電極５ａ、　５ｂを設けることが
でき、この電極５ａ、　５ｂはパターン化することもで
きる。また、高分子材料を用いた光導波路の間に電極５
ａ、　５ｂを設けたり、断熱層や光吸収層を設けること
もできる。

請求項第３項の発明の場合にも、第４図に示されるよう
に多層化が可能である。第４図に示される電極５ａ、　
５ｂはマトリックス電極で、上方の電極５ａの下に低屈
折率干渉層６が設けられており、その下にコア層２が設
けられている。この上方のコア！９２′は、低屈折率干
渉層６より十分高い屈折率を有し、第１クラッド層３″
より低い屈折率で第２クラッド層４′の厚みにより、共
鳴反射条件をとり、コア層２′内へ光をとじ込める。下
方のコア層２の上下に位置する第１クラツド層３′、３
は、コア層２の屈折率より高く、第２クラツド層４′、
４により共鳴反射条件をとり、下方のコア層ｚ内へ光を
閉じ込める。さらに下方に電極５ｂがあり、上方の電極
５ａとの間で電圧を印加することにより、光導波路にお
ける導波を制御できるものとなっている。尚、１３は平
坦化層である。

［実施例］ 実施例１ ガラスの基板ｌ上に厚さ３０００ＡのＡｊ）を蒸着して
電極８ｂとし、フッ化リチウムを更に２終鯵蒸着した。

更にＡｊＪｚ（ｈを１００ＯＡ蒸着したものへ、ポリメ
チルメタクリレート樹脂へ４−アミノ−４′−二トロビ
フェニルを５重量％溶解したもののベンゼン溶液をスピ
ンコードして４終霞の厚みとした。この素子へアルミ箔
をはり合わせて電極８ａとし、下部の電極５ｂとの間に
３００　Ｖの直流電圧を印加しつつ、１２０℃から室温
まで冷却して非線形光学効果のための配向を行った。

このようにして得られた薄膜導波路素子に、ＰＪ１１図
に示すようにしてレーザー光を入射した。

レーザー光源７としてＮｄ：ＹＡＧレーザ−（波長１．
０８４ｐｍ）を用いて、集光レンズ８によって非線形光
学効果を有するコア層２へ導入した。このとき第２クラ
ッド層４から射出する光は対称的な形状をしており分光
器により分光したところ、５３２ｎｍの第２高調波が検
出できた。

尚、第１図において、９は変ａｌ装置、１０は変調信号
発生装置である。

実施例２ ガラスの基板ｌ上に厚さ３０００ＡのＡｌ１を蒸着して
電極５ｂとし、更に５ｉ０２３　ｐｓを蒸着した。更に
Ａｈ０３を１００ＯＡ蒸着したものへ、下記式（Ｉ）で
示される高分子液晶のシクロヘキサノン溶液をスピンコ
ードして乾燥後、４弘腸の厚みとした。この素子のコア
層２へ第３図に示されるようにして８３０ｎ層の半導体
レーザーを入射したところ導波して出射端面より出射し
た。このとき素子の出射端面以外からのもれ光はほとん
どなかった。

次に素子にアルミ箔を密着させて電極５ａとし、蒸着し
た１１層の電極５ｂとの間に１５０ｖの直流電圧を印加
しつつ、１２０℃まで昇温し、冷却した。この素子に前
記と同様に８３０ｎｓの半導体レーザーを入射したとこ
ろ、大部分がもれ光として出射端面以外から放射された
。

尚、第３図において、８は集光レンズ、！ｌはスイッチ
ング領域、１２は電圧印加制ｇ１装置である。

（Ｉ） 実施例３ ガラスの基板ｌ上に５ｉ０２３μ−を蒸着し、更にＡＩ
ｈ０３を１００ＯＡ蒸着した。この基板１に実施例２と
同じ高分子液晶のシクロヘキサン溶液をスピンコードし
、乾燥後４Ｂの厚みのコア層２を得た。

その上に５ｉ０２１　ｇｍを蒸着した後、ＩＲ吸収層１
４としてナフタロシアニンを５００　Ａ蒸着した。この
素子に、第５図のように、端面からＨｅ−Ｍｅレーザー
を集光レンズ８で集光してコア！’２に入射したところ
、コア層２を導波して大部分が出射光として射出された
０次に、この素子を導波路に垂直に１０ＫＧの磁場が印
加されるように設置して、磁場印加状態で８３０ｎ■、
　１０鳳−の半導体レーザーを照射した。

ふたたび端面よりＨｅ−Ｍｅレーザー光を入射したとこ
ろ、大部分が分岐光として第２クラ−、ド層４より出射
された。

尚、第５図において、３は第１クラッド層、６は低屈折
率干渉層、１１はスイッチング領域である。

【発明の効果］ 本発明は、以上説明した通りのものであり、以下の効果
を奏するものである。

（１）本発明の薄膜導波路素子は共振反射型であって、
基板の制約が少なく、光導波路形成が容易であるために
、低コストで高性能なものが得られる。

（２）＃に請求項第１項の発明によれば、非線形光学効
果を用いることにより、薄膜導波路素子での高調波の位
相整合が容易となり、かつ温度変化等に対して十分安定
な特性を得ることができる。また、得られる高調波は、
ビーム形状、位相状態が良好であり、更に整形して用い
る場合に極めて有効である。

（３）請求項第２項ないし第５項の発明のように高分子
材料を用いると、多層化、集積化が容易で、光集積回路
や三次元導波路素子を小型化・高性能化できる。また、
分波・放射・結合・スイッチング等を行う能動光導波路
素子を容易に得ることができる。特に請求項第４項又は
第５項の発明によれば、この能動機能の制御が確実とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１の説明図、第２図は多層化の−例を示
す断面図、第３図は実施例２の説明図、第４図は多層化
の他の例を示す断面図、第５図は実施例３の説明図であ
る。 ｌ二基板 ２．２’：コア層 ３．３’、３″　：第１クラッド層 ４．４’：第２クラッド層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基板上に、非線形光学効果によって波長変換を行う
   コア層と、コア層より高屈折率な第１クラッド層と、第
   １クラッド層より低屈折率な第２クラッド層とが積層さ
   れていることを特徴とする薄膜導波路素子。 ２）コア層、第１クラッド層及び第２クラッド層のうち
   少なくとも１つの層に高分子材料が用いられていること
   を特徴とする請求項第１項の薄膜導波路素子。 ３）基板上に、光導波を行うコア層と、コア層より高屈
   折率な第１クラッド層と、第１クラッド層より低屈折率
   な第２クラッド層とが積層されており、コア層、第１ク
   ラッド層及び第２クラッド層のうち少なくとも１つの層
   に高分子材料が用いられていることを特徴とする薄膜導
   波路素子。 ４）高分子材料が電気光学効果を有することを特徴とす
   る請求項第２項又は第３項の薄膜導波路素子。 ５）高分子材料が高分子液晶であることを特徴とする請
   求項第４項の薄膜導波路素子。