JPH0453932A - 非線形光学素子の作製方法 - 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、レーザ光の波長変換を行う非線形光学素子に
おいて、その光導波路の製造方法に関するものである。

（従来波ｉ） 多種ある非線形光学現象の中でも第２次高調波発生（Ｓ
ＨＧ）はレーザ光の波長を簡便に半分に短波長化できる
ため、オプトエレクトロニクス分野において光デイスク
用の光源やレーザプリンタ用の光源等光記録、光源への
応用を目視した研究がなされている。

最近、２−　ｍｅｔｈｙｌ−４−ｎｉｔｒｏａｎｉｌｉ
ｎｅ（ＭＮＡ　）に代表されるπ−電子共役系を有した
有機結晶が、極めて２次の非線形光学特性が高く、従来
のＫＤＰ（ＫＨｚＰＯａ　）やＬ　Ｎ　（Ｌ　１Ｎｂｏ
３）などのような、よく知られた無機結晶に比して、１
０３倍程度効率が高いことが予想され、多くの研究がな
されている。

また、非線形光学現象は光のパワー密度が高いことが要
求されるため、なるべく狭い領域に光を閉じ込める方法
が検討されている。その方法としては、 （１）２枚のガラス基板間に平面状に有機非線形光学単
結晶薄膜を成長させて、スラブ型光導波路とする方法、 （２）２枚のガラス基板間にスペーサーを設けて、その
隙間に有機非線形光学素材を充填し、その後結晶成長さ
せて三次元光導波路とする方法、などが検討されている
。

（発明が解決しようとする課題） 一般にＭＮＡなどの高い非線形光学特性を有する材料で
も、なるべく狭い領域に効率よくその材料を充填し、か
つ結晶成長させた光導波路形態をとらなければ、実用的
にはその効果は減少してしまう。

前記（１）のスラブ型光導波路では、垂直方向への光の
閉じ込めは可能であるが、水平方向への光の閉じ込めは
不可能であシ、そのため非線形光学効果は減少してしま
う。

また、前記（２）の三次元光導波路では垂直方向。

水平方向ともに光の閉じ込めが可能であるが、従来から
光導波溝の作製の際には一般にスペーサを設けることが
多く、任意のキャピラリ形状を容易得ることが困難であ
った。そのため歩留シが悪くまた作業効率も低下し、非
線形光学素子の製造工程上好ましくなかった。

（課題を解決するための手段及び作用）本発明の目的は
、従来の光導波路に比べて垂直方向、水平方向ともに有
機非線形光学結晶を閉じ込められる狭い領域を確保した
三次元光導波路を再現性よく作製し、従来にないより高
い非線形光学効果を引き出すことを実現可能ならしめる
有機非線形光学素子とその製造方法とを提供することに
ある。

本発明における非線形光学素子は、中心部は非線形光学
特性の高い素材からなり、その周囲が対象とする波長領
域で透明である（空気も含む）材料からなる平面型非線
形光学素子において、三次元光導波路構造を構成するに
際して、直接ドライエツチング法によシ光導波溝ｔ−形
成し、その先導波溝内に有機非線形光学素材を充填し、
結晶成長させることによシ得られるものである。

光導波溝形成にドライエツチング法を用いることによシ
、簡便かつ一度に大量にしかも歩留まりよく、非線形光
学素子を作成することができるとの結論に達した。

〔実施例） 本発明の一実施例を第１図から第３図を用いて説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。

第１図ｆａｌ乃至ｆｉｌは光導波溝の作製工程である。

本実施例では反応性イオンエツチング（ＲＩＥ：Ｒｅａ
ｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ以下ＲＩＥという
。）を用いた。工程としては通常のエツチング工程とあ
る。ただし、半導体プロセスでＲＩＥを用いる場合それ
ほど深くエツチングする必要がなくｃ数十ｎｍ〜数百ｎ
ｍ　）、マスクもポジのフォトレジストだけで十分であ
るが、本発明では工・１チング深さをミクロンオーダー
で任意に設定可能とする之め、金属とポジのフ・オドレ
ジストの両方を重ねて用いた。これはフォトレジストだ
けでは十分なエツチング深さが得られないためである。

以下第１図（ａｌ〜（ｉｌを用いて説明する。

ガラス基板（２４ａｗＸ２４１ＷＸ１■）をよく洗浄し
九後、真空蒸着法によシ金１！（Ｃｕ）膜を形成し、さ
らにポジ型フォトレジヌトをスピンコータで４〜５μ票
の厚さに塗布し、プリベーク後密着露光並びに現像を行
い、幅約５μ説の直線状の溝を形成する。その後希硝酸
に浸して露出している金属をエツチングすることによっ
てマスクを形成しＲＩＥを行う。約１０μ鯛の深さまで
ガラスをエツチングした後、不要となったレジストは０
２ガスで灰化し除去する。さらにその後希硝酸に浸して
金属を除去する。第２図にはここで用いたＲＩＥ装置の
概略図を示す。

こうして作製した光導波溝付き基板の上面に溝を形成し
ていない基板を重ね合わせることによシできた空隙に、
ＭＮＡをキャピラリライズ法によ多充填し、水平ブリッ
ジマン法によ多結晶成長を行うことによって光導波路を
形成した。またこの後上面基板を剥がすことによシ、上
面クラブト層が空気の先導波路とすることも可能である
（第８図）。

なお、本実施例では結晶成長に際して水平プリフジマン
法を用いたが、溶媒蒸着法を用いても何等差し支えない
。

（発明の効果） 本発明の非線形光学素子とその製造方法は次のような効
果がある。

（１）本発明の非線形光学素子は、垂直方向、水平方向
ともに狭く限られた部分に光導波路の中心部が形成され
ているため、光の閉じ込めが効果的に行われ効率の高い
素子となっている。

（２）本発明の製造方法によれば、垂直方向だけでなく
水平方向の狭く限られた部分にも有機結晶を成長させる
ことができる。このため得られた非線形光学素子は、光
パワー密度が高く効率のよいものとなる。

（３）本発明による製造方法はブリッジマン法あるいは
溶媒蒸発法で作製できる結晶に応用できるため、適用で
きる材料が多い。

（４）本発明による光導波溝の作製においては、ドライ
エッチング法を用いているため、比較的簡便でかつ一度
に大量に、しかも歩留まり良く素子作製ができるため、
製造コヌトの削減につながる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｉ）は光導波溝の作製工程を示した
図、第２図は本発明に用いたＲＩＥ装置の概略図、第８
図［ａｌは本発明により得られた非線形光学素子の断面
図、第８図［ｂｌは本発明により得られた非線形光学素
子の平面図である。 代理人　弁理士　梅　１）　　勝（他２名）（Ｃｌ）［
＝二＝＝＝コＩ境 ＜ｒ）ロ＝］二＝コｑを 第１図 第゛３ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中心部が非線形光学特性の高い有機材料からなり、
   その周囲が対象とする波長域で透明である１つ以上の材
   料からなる非線形光学素子の作製方法において、 前記対象とする波長域で透明である材料にドライエッチ
   ングを施して光導波溝を形成し、該光導波溝に有機非線
   形光学材料を結晶成長させることを特徴とする非線形光
   学素子の作製方法。