JPH0635015A - 非線形光学材料およびその製造方法 - Google Patents
非線形光学材料およびその製造方法Info
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- JPH0635015A JPH0635015A JP19253992A JP19253992A JPH0635015A JP H0635015 A JPH0635015 A JP H0635015A JP 19253992 A JP19253992 A JP 19253992A JP 19253992 A JP19253992 A JP 19253992A JP H0635015 A JPH0635015 A JP H0635015A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 石英ガラス基板にＰ+イオンビームを１８０k
eVの加速エネルギーで注入量５×１０17ions/cm2照射
し、ガラス表層に平均粒径５nmのリン微粒子を形成し
た。これにより、１０-6esu程度の３次非線形感受率、
１０-12s程度の緩和時間を示す非線形光学材料をガラス
表層に形成した。 【効果】 ３次非線形感受率が高く、緩和時間が短い非
線形光学材料の製造が可能である。この非線形光学材料
は、低スイッチング光で高速動作が可能な非線形光学デ
バイスに利用できる。
eVの加速エネルギーで注入量５×１０17ions/cm2照射
し、ガラス表層に平均粒径５nmのリン微粒子を形成し
た。これにより、１０-6esu程度の３次非線形感受率、
１０-12s程度の緩和時間を示す非線形光学材料をガラス
表層に形成した。 【効果】 ３次非線形感受率が高く、緩和時間が短い非
線形光学材料の製造が可能である。この非線形光学材料
は、低スイッチング光で高速動作が可能な非線形光学デ
バイスに利用できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非線形光学材料および
その製造方法に関し、特に３次非線形感受率が高く、緩
和時間が短い非線形光学材料およびイオン注入を用いた
非線形光学材料の製造方法に関する。
その製造方法に関し、特に３次非線形感受率が高く、緩
和時間が短い非線形光学材料およびイオン注入を用いた
非線形光学材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の非線形光学材料の製造方
法として、ガラス中に微粒子になる材料を溶解し、ガラ
ス成形後に熱処理を行うことで溶解した材料を微粒子と
して析出させる方法が一般的であった。イオン注入を用
いた微粒子の形成について、Ａｕイオンをシリカガラス
に注入し熱処理を行うことで、粒径が１〜３nmの微粒子
を形成する方法が報告されており（文献：K. Fukumi,
A. Chayahara, K. Kadono, T. Sakaguchi, Y. Horino,
M. Miya, J. Hayakawa and M. Satou, Jpn. J. Appl. P
hys., 30(1991)L742.）、これにより１０-7esu程度の３
次非線形感受率を有する非線形光学材料が得られてい
る。この他、Ｃｕイオンの注入による微粒子の形成も報
告されている（文献：H. Hosono, H. Fukushima, Y. Ab
e, R. A. Weeks and R. A. Zuhr, J. Non-Cryst. Solid
s, 143(1992)157.）。リンのイオン注入と微粒子の形成
に関して、白リンが熱や光の照射により構造相転移を起
こし、赤リンに変わる現象を利用した感光感熱性ガラス
がある（特願平２−４１４８５６、出願日：平成２年１
２月２７日）。これは、シリカガラスにリンをイオン注
入し、熱処理により微粒子を形成した際に、高温安定相
である白リンの微粒子を急冷して常温まで凍結すると、
この白リンが熱や光の照射により常温安定相である赤リ
ンに相転移を起こすことを利用している。
法として、ガラス中に微粒子になる材料を溶解し、ガラ
ス成形後に熱処理を行うことで溶解した材料を微粒子と
して析出させる方法が一般的であった。イオン注入を用
いた微粒子の形成について、Ａｕイオンをシリカガラス
に注入し熱処理を行うことで、粒径が１〜３nmの微粒子
を形成する方法が報告されており（文献：K. Fukumi,
A. Chayahara, K. Kadono, T. Sakaguchi, Y. Horino,
M. Miya, J. Hayakawa and M. Satou, Jpn. J. Appl. P
hys., 30(1991)L742.）、これにより１０-7esu程度の３
次非線形感受率を有する非線形光学材料が得られてい
る。この他、Ｃｕイオンの注入による微粒子の形成も報
告されている（文献：H. Hosono, H. Fukushima, Y. Ab
e, R. A. Weeks and R. A. Zuhr, J. Non-Cryst. Solid
s, 143(1992)157.）。リンのイオン注入と微粒子の形成
に関して、白リンが熱や光の照射により構造相転移を起
こし、赤リンに変わる現象を利用した感光感熱性ガラス
がある（特願平２−４１４８５６、出願日：平成２年１
２月２７日）。これは、シリカガラスにリンをイオン注
入し、熱処理により微粒子を形成した際に、高温安定相
である白リンの微粒子を急冷して常温まで凍結すると、
この白リンが熱や光の照射により常温安定相である赤リ
ンに相転移を起こすことを利用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、非線形
光学素子を実用化する上で、上記従来の非線形光学材料
は３次非線形感受率が小さいという重大な問題があっ
た。また一般に、非線形感受率が高いと緩和時間が長
く、非線形光学素子を形成した場合のスイッチ時間が長
いという重大な問題があった。
光学素子を実用化する上で、上記従来の非線形光学材料
は３次非線形感受率が小さいという重大な問題があっ
た。また一般に、非線形感受率が高いと緩和時間が長
く、非線形光学素子を形成した場合のスイッチ時間が長
いという重大な問題があった。
【０００４】本発明は、上記従来の問題点を解決し、非
線形感受率が高く、緩和時間が短い非線形光学材料およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
線形感受率が高く、緩和時間が短い非線形光学材料およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の非線形光学材
料は、透光性基板または透光性薄膜表層にリン微粒子を
形成することを特徴とする。
料は、透光性基板または透光性薄膜表層にリン微粒子を
形成することを特徴とする。
【０００６】請求項２の非線形光学材料の製造方法は、
請求項１記載の透光性基板または透光性薄膜表層へのリ
ン微粒子形成をリンのイオン注入により行うことを特徴
とする。
請求項１記載の透光性基板または透光性薄膜表層へのリ
ン微粒子形成をリンのイオン注入により行うことを特徴
とする。
【０００７】
【作用】イオン注入によるリンの添加は、透光性基板ま
たは透光性薄膜に固溶解度以上にリンを供給できるた
め、熱処理析出法と比較して高密度な微粒子形成を可能
にするよう作用する。また、イオン注入による微粒子の
形成は、非晶質のリン微粒子を形成させるよう作用す
る。非晶質のリン微粒子は、非線形効果の緩和時間を短
くするよう作用する。
たは透光性薄膜に固溶解度以上にリンを供給できるた
め、熱処理析出法と比較して高密度な微粒子形成を可能
にするよう作用する。また、イオン注入による微粒子の
形成は、非晶質のリン微粒子を形成させるよう作用す
る。非晶質のリン微粒子は、非線形効果の緩和時間を短
くするよう作用する。
【０００８】リンによる微粒子の形成は、３次非線形感
受率を高めるよう作用する。
受率を高めるよう作用する。
【０００９】
【実施例】以下に本発明を図面を用いて詳細に説明す
る。図１は本発明の非線形光学材料の製造方法の一実施
例を示す概略断面図である。
る。図１は本発明の非線形光学材料の製造方法の一実施
例を示す概略断面図である。
【００１０】図１において、１は石英ガラス基板、２は
Ｐ+（リン）イオンビーム、３はリン微粒子を示す。
Ｐ+（リン）イオンビーム、３はリン微粒子を示す。
【００１１】鏡面研磨を施した石英ガラス基板１を用意
し、基板表面の汚れを除去するために、０．１％フッ化
水素酸水溶液中に１分間浸漬し、その後水洗処理を行っ
た。この基板にイオン注入装置を用いて、図１（ａ）に
示すようにリンイオンビーム２を１８０keVの加速エネ
ルギーで照射し、注入量を５×１０17ions/cm2とした。
この試料を透過型電子顕微鏡で観察したところ、ガラス
表層に粒径約５nmのリン微粒子３が形成されていること
を確認した。この試料の３次非線形感受率および緩和時
間を評価した結果、１０-6esu程度の３次非線形感受
率、１０-12s程度の緩和時間を示す非線形光学材料が形
成できた。一方、Ｓｉウエハ上に堆積したＳｉＯ2薄膜
（膜厚５００nm）にリンを同条件でイオン注入し、同様
の評価結果を得た。
し、基板表面の汚れを除去するために、０．１％フッ化
水素酸水溶液中に１分間浸漬し、その後水洗処理を行っ
た。この基板にイオン注入装置を用いて、図１（ａ）に
示すようにリンイオンビーム２を１８０keVの加速エネ
ルギーで照射し、注入量を５×１０17ions/cm2とした。
この試料を透過型電子顕微鏡で観察したところ、ガラス
表層に粒径約５nmのリン微粒子３が形成されていること
を確認した。この試料の３次非線形感受率および緩和時
間を評価した結果、１０-6esu程度の３次非線形感受
率、１０-12s程度の緩和時間を示す非線形光学材料が形
成できた。一方、Ｓｉウエハ上に堆積したＳｉＯ2薄膜
（膜厚５００nm）にリンを同条件でイオン注入し、同様
の評価結果を得た。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、ガラス表面に形成した
非晶質リン微粒子による非線形光学効果を利用した、３
次非線形感受率が高く、緩和時間が短い非線形光学材料
の製造が可能である。この非線形光学材料は、低スイッ
チング光で高速動作が可能な非線形光学デバイスに利用
できる。
非晶質リン微粒子による非線形光学効果を利用した、３
次非線形感受率が高く、緩和時間が短い非線形光学材料
の製造が可能である。この非線形光学材料は、低スイッ
チング光で高速動作が可能な非線形光学デバイスに利用
できる。
【図１】本発明の非線形光学材料の製造方法の一実施例
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
１ 石英ガラス基板 ２ Ｐ+（リン）イオンビーム ３ リン微粒子
Claims (2)
- 【請求項１】 透光性基板または透光性薄膜表層にリン
微粒子を形成することを特徴とする非線形光学材料。 - 【請求項２】 前記透光性基板または透光性薄膜表層へ
のリン微粒子形成をリンのイオン注入により行うことを
特徴とする非線形光学材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19253992A JPH0635015A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 非線形光学材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19253992A JPH0635015A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 非線形光学材料およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0635015A true JPH0635015A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16292962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19253992A Pending JPH0635015A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 非線形光学材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0635015A (ja) |
-
1992
- 1992-07-21 JP JP19253992A patent/JPH0635015A/ja active Pending
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