JPH08146477A - 非線形光学薄膜およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２種類の波長の光に応答できる多重信号処理
の可能な大きな３次の非線形光学材料を得る。 【構成】 Ａｕ、Ａｇ、ＳｉＯ₂ の各ターゲットを用
い、アルゴン雰囲気中高周波マグネトロンスパッタリン
グ装置を用いて各ターゲットへの印加電力、蒸着時間を
制御しながら石英基板上に蒸着を行う。Ａｕ微粒子層１
とＳｉＯ₂ 層３の積層構造を５ユニット積層し、その上
にＡｇ微粒子層２とＳｉＯ₂ 層３の積層構造を５ユニッ
ト積層する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は３次の非線形光学効果を
利用した光デバイスの基礎をなす非線形光学薄膜の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、非線形光学薄膜は高速光スイッ
チ、高調波発生素子などの光デバイスとしての用途が考
えられている。特にその中核をなす金属微粒子、半導体
微粒子または非線形光学特性を有する有機化合物を用い
た非線形光学薄膜については、より高性能な薄膜の開発
またはより改良された薄膜およびその製造方法が注目さ
れている。

【０００３】この分野における従来の技術としては、ア
プライド フィジックスＡ第47巻347ページ（Appl. Phy
s. A, Vol.47, 347 1988)に記載されている溶融法によ
る金微粒子分散ガラスの作製法がある。この方法は、従
来のフィルターガラスの作製法と同様の溶融冷却法によ
るものであり、ガラスマトリックス中に溶解した金をさ
らに熱処理することにより金微粒子として析出させる技
術である。

【０００４】また、ジャーナル オブ オプティカル
ソサエティ オブ アメリカ第７３巻６４７ページ（J.
Opt. Soc. Am., Vol. 73 1983）に記載されているよう
に、ＣｄＳ_xＳｅ_1-xをホウケイ酸ガラスに分散したカッ
トオフフィルターガラスを非線形光学薄膜に用いる技術
が提案されている。このカットオフフィルターガラス
は、ホウケイ酸ガラス原料とＣｄＳ_xＳｅ_1-xとを白金ル
ツボに入れ、１０００℃程度の温度で溶融し作製してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記方法の金属微粒子
分散または半導体微粒子分散非線形光学薄膜の製造方法
では、次のような課題がある。 （１）金属微粒子分散ガラスの場合：溶融冷却法では溶
融できる金属の種類が限られている。また、ガラスへの
金属の溶解度が小さいために１０^-6〜１０^-5容量％程度
にしか金属の分散量を上げることができない。さらにガ
ラス中に分散された金属を微粒子として析出させるため
には５００℃以上で熱処理しなければならない。さら
に、一種類の金属を分散した場合、その金属のプラズモ
ン吸収領域帯の光を用いた場合にのみ光信号処理が可能
であり、多重信号処理をすることはできない。また、デ
バイスとして有望な薄膜化が困難である。 （２）金コロイド溶液の場合：金コロイドの濃度を高め
ることが困難であり、１０^-6容量％以上の濃度にすると
凝集がおこる。また、たとえ低濃度のコロイド溶液を作
製したとしても長期安定性に欠け、時間の経過とともに
次第に溶液組成が変化したりコロイドの粒径が大きくな
る。さらに、一種類の金属を分散した場合、その金属の
プラズモン吸収領域帯の光を用いた場合にのみ光信号処
理が可能であり、多重信号処理をすることはできない。 （３）半導体微粒子分散ガラスの場合：溶融冷却法では
溶融時に半導体の構成成分の一部が蒸発してしまい、半
導体の組成が変化するという問題がある。さらに、一種
類の半導体を分散した場合、その半導体の吸収領域帯の
光を用いた場合にのみ３次の非線形光学特性が発現し光
信号処理が可能であるが、多重信号処理を行なうことは
できない。また、デバイスとして有望な薄膜化が困難で
ある。

【０００６】本発明は、前記従来の課題を解決するた
め、吸収波長の異なる金属微粒子または半導体微粒子層
とガラスまたはセラミックス層を積層することにより、
異なる波長の光に応答できる多重信号処理の可能な３次
の大きな非線形光学感受率を有する非線形光学薄膜を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の非線形光学薄膜は、基板上に、光を吸収し
て３次非線形光学効果を示す金属微粒子または半導体微
粒子からなるＡ層と、前記Ａ層とは異なる波長域の光を
吸収して３次非線形光学効果を示す金属微粒子または半
導体微粒子からなるＢ層と、前記Ａ層およびＢ層の光吸
収波長域に光吸収のないガラスまたはセラミックスから
なるＣ層とを（Ｃ-Ａ-Ｃ-Ｂ）_nをユニットとして積層し
た構成を備えた非線形光学薄膜である。

【０００８】前記本発明の非線形光学薄膜においては、
金属微粒子が、金、白金、銀、銅、錫、ロジウム、パラ
ジウム及びイリジウムから選ばれた少なくとも１つであ
ることが好ましい。また、前記本発明の非線形光学薄膜
においては、半導体微粒子が、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＺｎＳ
ｅ、ＣｄＳｅ、ＰｂＳ及びＣｕＣｌから選ばれた少なく
とも１つであることが好ましい。また、前記本発明の非
線形光学薄膜においては、ガラスまたはセラミックスが
光学的に広い範囲で透明なＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃
及びＳｉＮから選ばれる少なくとも１つであることが好
ましい。

【０００９】次に本発明の非線形光学薄膜の製造方法
は、各ターゲットに金属、半導体、ガラス及びセラミッ
クスから選ばれる少なくとも１つを用い、多元スパッタ
法により、基板上に、光を吸収して３次非線形光学効果
を示す金属微粒子または半導体微粒子からなるＡ層と、
前記Ａ層とは異なる波長域の光を吸収して３次非線形光
学効果を示す金属微粒子または半導体微粒子からなるＢ
層と、前記Ａ層およびＢ層の光吸収波長域に光吸収のな
いガラスまたはセラミックスからなるＣ層とを（Ｃ-Ａ-
Ｃ-Ｂ）_n（但しｎは積層回数）をユニットとして順次蒸
着するという構成を備えたものである。

【００１０】また、前記構成においては、ユニットが
（Ｃ-Ａ-Ｃ-Ａ）_n 及び（Ｃ-Ｂ-Ｃ-Ｂ）_n（但しｎは積
層回数）であることが好ましい。

【００１１】

【作用】前記本発明の非線形光学材料によれば、基板上
に、光を吸収して３次非線形光学効果を示す金属微粒子
または半導体微粒子からなるＡ層と、前記Ａ層とは異な
る波長域の光を吸収して３次非線形光学効果を示す金属
微粒子または半導体微粒子からなるＢ層と、前記Ａ層お
よびＢ層の光吸収波長域に光吸収のないガラスまたはセ
ラミックスからなるＣ層とを（Ｃ-Ａ-Ｃ-Ｂ）_nをユニッ
トとして積層した構成を有する非線形光学薄膜であるこ
とにより、Ａ，Ｂ層により、光の吸収波長が異なるの
で、２つの異なる波長の光に応答できる多重信号処理の
可能な大きな３次の非線形光学感受率を有する非線形光
学薄膜を達成できる。

【００１２】また、金属微粒子が、金、白金、銀、銅、
錫、ロジウム、パラジウム及びイリジウムから選ばれる
少なくとも１つであるという本発明の好ましい例によれ
ば、これらの貴金属は表面プラズマ吸収や量子サイズ効
果に基づく非線形光学特性を示し、他の金属に比べて酸
素その他の不純物による影響を受け難く、比較的純粋な
金属微粒子を析出させることができるので、より大きな
３次の非線形光学特性を有する非線形光学材料を実現す
ることが可能となる。

【００１３】また、半導体微粒子が、ＺｎＳ、ＣｄＳ、
ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＰｂＳ及びＣｕＣｌから選ばれる
少なくとも１つであるという本発明の好ましい例によれ
ば、、これらの半導体は量子サイズ効果に基づく大きな
非線形光学特性を示し、他の半導体に比べて容易に微粒
子化しまた、酸化されにくいため、より大きな３次の非
線形光学特性を有する非線形光学材料を実現することが
可能である。

【００１４】また、ガラスまたはセラミックスがＳｉＯ
₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃及びＳｉＮから選ばれる少なくと
も１つであるという本発明の好ましい例によれば、この
ようなガラスまたはセラミックスは、化学的に安定であ
り、光学的に広い範囲で透明であるので、大きな３次の
非線形光学特性を有する非線形光学材料を達成できる。

【００１５】次に本発明の非線形光学薄膜の製造方法
は、各ターゲットに金属、半導体、ガラス及びセラミッ
クスから選ばれる少なくとも１つを用い、多元スパッタ
法により、基板上に、光を吸収して３次非線形光学効果
を示す金属微粒子または半導体微粒子からなるＡ層と、
前記Ａ層とは異なる波長域の光を吸収して３次非線形光
学効果を示す金属微粒子または半導体微粒子からなるＢ
層と、前記Ａ層およびＢ層の光吸収波長域に光吸収のな
いガラスまたはセラミックスからなるＣ層とを（Ｃ-Ａ-
Ｃ-Ｂ）_n（但しｎは積層回数）をユニットとして順次蒸
着する方法であるので、多種類の金属や半導体を高濃度
に均一に微粒子として形成させることができ、複数の異
なる波長の光に応答できる多重信号処理の可能な大きな
３次の非線形光学特性を有する非線形光学薄膜を容易に
製造することができる。

【００１６】また、ユニットが（Ｃ-Ａ-Ｃ-Ａ）_n及び
（Ｃ-Ｂ-Ｃ-Ｂ）_n（但しｎは積層回数）であるという本
発明の好ましい例によれば、２つの異なる波長の光に応
答できる多重信号処理の可能な大きな３次の非線形光学
感受率を有する非線形光学薄膜を達成できる。

【００１７】

【実施例】以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に
説明する。前記各金属微粒子または半導体微粒子層に用
いる金属微粒子または半導体微粒子は、２種類の金属微
粒子を用いてもよいし、２種類の半導体微粒子を用いて
もよい。さらには、金属微粒子と半導体微粒子とを併用
する形で２種類の微粒子を用いてもよい。このような２
種類の微粒子の相互の使用割合は、目的に応じて自由に
選定できるが、あまり特定の成分を少なくしすぎると、
その使用効果が十分発揮できず、例えば光双安定素子等
のデバイス等に適用した場合に、各吸収波長で当該デバ
イスが作動できる程度の割合で用いることが好ましく、
通常は各成分をほぼ同量程度用いるのが適する。

【００１８】これらの微粒子のマトリックスへの分散量
は、特に限定するものではないが、あまり少ないと非線
形光学特性が十分出なかったり、あまり多すぎると光の
吸収が大きくなり過ぎたり、微粒子の凝集等が生じ易く
なるので、合計で、０．０１〜５０重量％程度、好まし
くは０．１〜３０重量％程度がよい。

【００１９】また、本実施例で用いるスパッタ法におい
ては、通常アルゴンガスや窒素ガス等を用いるのがよ
い。また、スパッタリング時のガス圧力は、特に制限す
るものではないが、通常１０^-2〜１０^-4 Torrの範囲で
ある。

【００２０】また、金属微粒子または半導体微粒子層に
用いる微粒子の平均半径は、種類により異なるが、例え
ば通常１〜５０ｎｍの範囲が好ましく、金属微粒子で
は、明瞭な表面プラズモン共鳴による吸収があることが
好ましく、半導体微粒子では、量子サイズ効果が大きく
現われることが好ましい。

【００２１】また、ユニットの積層回数ｎは、目的に応
じて任意に設定できる。 （実施例１）直径３インチ、純度９９．９９重量％のＡ
ｕ、Ａｇ、ＳｉＯ₂ ターゲットを用いて、アルゴン雰囲
気中高周波マグネトロンスパッタリング装置を用いてそ
れぞれのターゲットの印加電力、蒸着時間を制御しなが
ら、０．５ｍｍ厚の石英基板上に各ターゲットから蒸着
を行なった。図１に作製した薄膜の断面模式図を示す。

【００２２】まず、図１のＸ部に示すようにＡｕ微粒子
層１とＳｉＯ₂ 層３の積層構造を５ユニット積層し、さ
らにその上に、Ｙ部に示すようにＡｇ微粒子層２とＳｉ
Ｏ₂層３の積層構造を５ユニット積層した。それぞれの
層厚は、Ａｕでは１０ｎｍ、Ａｇでは８ｎｍ、ＳｉＯ₂
では２０ｎｍであった。 微粒子の分散量は、Ａｕ、Ａ
ｇそれぞれ１５重量％であった。

【００２３】このようにして作製した薄膜の吸収スペク
トルには、Ａｕ微粒子、Ａｇ微粒子のそれぞれの表面プ
ラズモン吸収に基づくピークが５２５ｎｍと４２０ｎｍ
に見られた。さらに、前方入射型縮退４光波混合法によ
る３次の非線形光学感受率はそれぞれの表面プラズモン
吸収波長において１×１０^-7〜８×１０^-7 esuであっ
た。

【００２４】上記工程においてＸ部およびＹ部に、Ａｕ
とＡｇの組合せ以外にＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｓｎ、
Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒから選択可能な２種類の組合せの微粒
子を積層した薄膜を作製することができ、それぞれの金
属微粒子の表面プラズモン吸収を確認した。いずれの薄
膜においても３次の非線形光学感受率は積層した金属微
粒子の表面プラズモン吸収波長において１０^-8 〜１０
^-7esuの範囲にあった。

【００２５】さらに、本実施例のＳｉＯ₂に替わりにＴ
ｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、またはＳｉＮを用いてもほぼ同等な
特性を示す薄膜が得られた。 （実施例２）直径３インチ、純度９９．９９重量％のＡ
ｕ、Ａｇ、ＳｉＯ₂ ターゲットを用いて、アルゴン雰囲
気中高周波マグネトロンスパッタリング装置を用いてそ
れぞれのターゲットの印加電力、蒸着時間を制御しなが
ら、０．５ｍｍ厚の石英基板上に各ターゲットから蒸着
を行なった。図２に作製した薄膜の断面模式図を示す。

【００２６】図２に示すようにＡｕ微粒子層１とＳｉＯ
₂ 層３およびＡｇ微粒子層２の積層構造を５ユニット積
層した。それぞれの層厚は、Ａｕでは１０ｎｍ、Ａｇで
は８ｎｍ、ＳｉＯ₂では２０ｎｍであった。 微粒子の分
散量は、Ａｕ、Ａｇそれぞれ１５重量％であった。

【００２７】このようにして作製した薄膜の吸収スペク
トルには、Ａｕ微粒子、Ａｇ微粒子のそれぞれの表面プ
ラズモン吸収に基づくピークが５２５ｎｍと４２０ｎｍ
に見られた。さらに、前方入射型縮退４光波混合法によ
る３次の非線形光学感受率はそれぞれの表面プラズモン
吸収波長において１×１０^-7 〜７×１０^-7esuであっ
た。

【００２８】上記構成において、ＡｕとＡｇの組合せ以
外にＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ
から選択可能な２種類の組合せの微粒子を積層した薄膜
を作製することができ、それぞれの金属微粒子の表面プ
ラズモン吸収を確認した。いずれの薄膜においても３次
の非線形光学感受率は積層した金属微粒子の表面プラズ
モン吸収波長において１０^-8〜１０^-7 esuの範囲にあっ
た。

【００２９】さらに、本実施例のＳｉＯ₂に替わりにＴ
ｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、またはＳｉＮを用いてもほぼ同等な
特性を示す薄膜が得られた。 （実施例３）直径３インチ、純度９９．９９重量％のＣ
ｄＳ、ＣｄＳｅ、ＳｉＯ₂ ターゲットを用いて、アルゴ
ン雰囲気中高周波マグネトロンスパッタリング装置を用
いてそれぞれのターゲットの印加電力、蒸着時間を制御
しながら、０．５ｍｍ厚の石英基板上に各ターゲットか
ら蒸着を行なった。作製した薄膜の構成は、第１図に示
した断面模式図と同様であり、本実施例では、図１のＸ
部にＣｄＳ微粒子層１とＳｉＯ₂ 層３の積層構造を５ユ
ニット積層し、さらにその上に、Ｙ部に示すようにＣｄ
Ｓｅ微粒子層２とＳｉＯ₂ 層３の積層構造を５ユニット
した。それぞれの層厚は、ＣｄＳでは５ｎｍ、ＣｄＳｅ
では６ｎｍ、ＳｉＯ₂ では２０ｎｍであった。微粒子の
分散量は、ＣｄＳ、ＣｄＳｅそれぞれ１０重量％であっ
た。

【００３０】このようにして作製した薄膜の吸収スペク
トルのバンド端は、ＣｄＳでは０．６ｅＶ、ＣｄＳｅで
は０．７ｅＶバルクの値に比較してそれぞれブルーシフ
トしていることから量子サイズ効果が確認できた。さら
に、前方入射型縮退４光波混合法による３次の非線形光
学感受率はそれぞれのバンド端近傍において５×１０ ^-7
〜９×１０^-7 esuであった。

【００３１】上記構成において、ＣｄＳとＣｄＳｅの組
合せ以外にＺｎＳ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、Ｐｂ
Ｓ、またはＣｕＣｌから選択可能な２種類の組合せの微
粒子を積層した薄膜を作製することができ、それぞれの
半導体微粒子の吸収スペクトルにブルーシフトが観察さ
れた。いずれの薄膜においても３次の非線形光学感受率
は積層した半導体微粒子のバンド端近傍において１０^-8
〜１０^-7 esuの範囲にあった。

【００３２】さらに、本実施例のＳｉＯ₂に替わりにＴ
ｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、またはＳｉＮを用いてもほぼ同等な
特性を示す薄膜が得られた。 （実施例４）直径３インチ、純度９９．９９重量％のＣ
ｄＳ、ＣｄＳｅ、ＳｉＯ₂ ターゲットを用いて、アルゴ
ン雰囲気中高周波マグネトロンスパッタリング装置を用
いてそれぞれのターゲットの印加電力、蒸着時間を制御
しながら、０．５ｍｍ厚の石英基板上に各ターゲットか
ら蒸着を行なった。作製した薄膜の構成は、図２に示し
た断面模式図と同様であり、本実施例では、図２におい
て、ＣｄＳ微粒子層１とＳｉＯ₂ 層３およびＣｄＳｅ微
粒子層２をそれぞれ１５層ずつ積層した。それぞれの層
厚は、ＣｄＳでは５ｎｍ、ＣｄＳｅでは６ｎｍ、ＳｉＯ
₂ では２０ｎｍであった。微粒子の分散量は、ＣｄＳ、
ＣｄＳｅそれぞれ１０重量％であった。

【００３３】このようにして作製した薄膜の吸収スペク
トルのバンド端は、ＣｄＳでは０．６ｅＶ、ＣｄＳｅで
は０．７ｅＶバルクの値に比較してそれぞれブルーシフ
トしていることから量子サイズ効果が確認できた。さら
に、前方入射型縮退４光波混合法による３次の非線形光
学感受率はそれぞれのバンド端近傍において４×１０ ^-7
〜９×１０^-7 esuであった。

【００３４】上記構成において、ＣｄＳとＣｄＳｅの組
合せ以外にＺｎＳ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、Ｐｂ
Ｓ、またはＣｕＣｌから選択可能な２種類の組合せの微
粒子を積層した薄膜を作製することができ、それぞれの
半導体微粒子の吸収スペクトルにブルーシフトが観察さ
れた。いずれの薄膜においても３次の非線形光学感受率
は積層した半導体微粒子のバンド端近傍において１０^-8
〜１０^-7 esuの範囲にあった。

【００３５】さらに、本実施例のＳｉＯ₂に替わりにＴ
ｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、またはＳｉＮを用いてもほぼ同等な
特性を示す薄膜が得られた。 （実施例５）直径３インチ、純度９９．９９重量％のＣ
ｄＳ、Ａｇ、ＳｉＯ₂ ターゲットを用いて、アルゴン雰
囲気中高周波マグネトロンスパッタリング装置を用いて
それぞれのターゲットの印加電力、蒸着時間を制御しな
がら、０．５ｍｍ厚の石英基板上に各ターゲットから蒸
着を行なった。作製した薄膜の構成は、第１図に示した
断面模式図と同様であり、本実施例では、図１のＸ部に
ＣｄＳ微粒子層１とＳｉＯ₂ 層３の積層構造を５ユニッ
ト積層し、さらにその上に、Ｙ部に示すようにＡｇ微粒
子層２とＳｉＯ₂ 層３の積層構造を５ユニット積層し
た。それぞれの層厚は、ＣｄＳでは５ｎｍ、Ａｇでは１
０ｎｍ、ＳｉＯ₂では２０ｎｍであった。微粒子の分散
量は、ＣｄＳ、Ａｇそれぞれ１０重量％であった。

【００３６】このようにして作製した薄膜の吸収スペク
トルには、Ａｇ微粒子の表面プラズモン吸収に基づくピ
ークが４２０ｎｍに見られた。また、薄膜の吸収スペク
トルのバンド端は、バルクＣｄＳの値に比較して０．７
ｅＶブルーシフトしていることから量子サイズ効果が確
認できた。さらに、前方入射型縮退４光波混合法による
３次の非線形光学感受率は、Ａｇの表面プラズモン吸収
波長において５×１０ ^-7 esuであった。

【００３７】上記構成において、ＣｄＳとＡｇの組合せ
以外にＺｎＳ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＰｂＳ、
ＣｕＣｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ｉｒから選択可能な２種類の組合せの微粒子を積層
した薄膜を作製することができ、それぞれの金属微粒
子、半導体微粒子の吸収スペクトルに表面プラズモン吸
収およびバンド端吸収にブルーシフトが観察された。い
ずれの薄膜においても３次の非線形光学感受率は１０^-8
〜１０^-7 esuの範囲にあった。

【００３８】さらに、本実施例のＳｉＯ₂に替わりにＴ
ｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、またはＳｉＮを用いてもほぼ同等な
特性を示す薄膜が得られた。 （実施例６）実施例１に示した材料を用いて光双安定素
子を作製した。この素子に波長５２５ｎｍと４００ｎｍ
のレーザ光をスポット径５μｍで入射し、入射光の強度
と出射光の強度の関係を室温（２５℃）にて測定したと
ころそれぞれの波長において双安定特性を示した。 （実施例７）実施例５に示した材料を用いて光双安定素
子を作製した。この素子に波長５００ｎｍ、４００ｎｍ
のレーザ光をスポット径５μｍで入射し、入射光の強度
と出射光の強度の関係を室温（２５℃）にて測定したと
ころそれぞれの波長において双安定特性を示した。

【００３９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の非線形光学
材料によれば、基板上に、光を吸収して３次非線形光学
効果を示す金属微粒子または半導体微粒子からなるＡ層
と、前記Ａ層とは異なる波長域の光を吸収して３次非線
形光学効果を示す金属微粒子または半導体微粒子からな
るＢ層と、前記Ａ層およびＢ層の光吸収波長域に光吸収
のないガラスまたはセラミックスからなるＣ層とを（Ｃ
-Ａ-Ｃ-Ｂ）_nをユニットとして積層した構成を有する非
線形光学薄膜であることにより、２種類の波長の光に応
答できる多重信号処理の可能な大きな３次の非線形光学
感受率を有する非線形光学材料を提供することができ
る。

【００４０】また、金属微粒子が金、白金、銀、銅、
錫、ロジウム、パラジウム、及びイリジウムから選ばれ
る少なくとも１つであると、より大きな３次の非線形光
学特性を有する非線形光学材料を提供できる。また、半
導体微粒子がＺｎＳ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、Ｐ
ｂＳ、及びＣｕＣｌから選ばれる少なくとも１つである
と、より大きな３次の非線形光学特性を有する非線形光
学材料を提供できる。また、ガラスまたはセラミックス
がＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃及びＳｉＮから選ばれる
少なくとも１つであると、大きな３次の非線形光学特性
を有する非線形光学材料を提供できる。

【００４１】次に、本発明の非線形光学材料の製造方法
によれば、各ターゲットに金属、半導体、ガラス及びセ
ラミックスから選ばれる少なくとも１つを用い、多元ス
パッタ法により、基板上に、光を吸収して３次非線形光
学効果を示す金属微粒子または半導体微粒子からなるＡ
層と、前記Ａ層とは異なる波長域の光を吸収して３次非
線形光学効果を示す金属微粒子または半導体微粒子から
なるＢ層と、前記Ａ層およびＢ層の光吸収波長域に光吸
収のないガラスまたはセラミックスからなるＣ層とを
（Ｃ-Ａ-Ｃ-Ｂ）_n（但しｎは積層回数）をユニットとし
て順次蒸着する方法であるので、多種類の金属や半導体
を高濃度に均一に微粒子として形成させることができ、
複数の異なる波長の光に応答できる多重信号処理の可能
な大きな３次の非線形光学特性を有する非線形光学薄膜
を容易に提供することができる。また、ユニットが（Ｃ
-Ａ-Ｃ-Ａ）_n及び（Ｃ-Ｂ-Ｃ-Ｂ）_n（但しｎは積層回
数）であると、２つの異なる波長の光に応答できる多重
信号処理の可能な大きな３次の非線形光学感受率を有す
る非線形光学薄膜を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の非線形光学薄膜の断面模式
図。

【図２】本発明の一実施例の非線形光学薄膜の断面模式
図。

【符号の説明】

１ Ａ層 ２ Ｂ層 ３ Ｃ層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真鍋 由雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、光を吸収して３次非線形光学
   効果を示す金属微粒子または半導体微粒子からなるＡ層
   と、前記Ａ層とは異なる波長域の光を吸収して３次非線
   形光学効果を示す金属微粒子または半導体微粒子からな
   るＢ層と、前記Ａ層およびＢ層の光吸収波長域に光吸収
   のないガラスまたはセラミックスからなるＣ層とを（Ｃ
   -Ａ-Ｃ-Ｂ）_n（但しｎは積層回数）をユニットとして積
   層した構成を備えた非線形光学薄膜。
2. 【請求項２】 金属微粒子が、金、白金、銀、銅、錫、
   ロジウム、パラジウム及びイリジウムから選ばれる少な
   くとも１つである請求項１に記載の非線形光学薄膜。
3. 【請求項３】 半導体微粒子が、ＺｎＳ、ＣｄＳ、Ｚｎ
   Ｓｅ、ＣｄＳｅ、ＰｂＳ及びＣｕＣｌから選ばれる少な
   くとも１つである請求項１に記載の非線形光学薄膜。
4. 【請求項４】 ガラスまたはセラミックスが、Ｓｉ
   Ｏ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃及びＳｉＮから選ばれる少なく
   とも１つである請求項１に記載の非線形光学薄膜。
5. 【請求項５】 各ターゲットに金属、半導体、ガラス及
   びセラミックスから選ばれる少なくとも１つを用い、多
   元スパッタ法により、基板上に、光を吸収して３次非線
   形光学効果を示す金属微粒子または半導体微粒子からな
   るＡ層と、前記Ａ層とは異なる波長域の光を吸収して３
   次非線形光学効果を示す金属微粒子または半導体微粒子
   からなるＢ層と、前記Ａ層およびＢ層の光吸収波長域に
   光吸収のないガラスまたはセラミックスからなるＣ層と
   を（Ｃ-Ａ-Ｃ-Ｂ）_n（但しｎは積層回数）をユニットと
   して順次蒸着することにより積層する非線形光学薄膜の
   製造方法。
6. 【請求項６】 ユニットが（Ｃ-Ａ-Ｃ-Ａ）_n及び（Ｃ-
   Ｂ-Ｃ-Ｂ）_n（但しｎは積層回数）である請求項１に記
   載の非線形光学薄膜または請求項５に記載の非線形光学
   薄膜の製造方法。