JPH11326962A

JPH11326962A - アモルファス光素子

Info

Publication number: JPH11326962A
Application number: JP11014747A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Maeda; 佳伸前田; Akio Konishi; 明男小西; Hidekazu Hashima; 英和橋間; Hajime Wakabayashi; 肇若林
Original assignee: Nihon Yamamura Glass Co Ltd
Current assignee: Nihon Yamamura Glass Co Ltd
Priority date: 1998-03-09
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 1999-11-26
Also published as: EP1070983A4; EP1070983A1; US6380111B1; WO1999046636A1

Abstract

(57)【要約】【課題】光コンピューターの経済的な構築に資するとと
もに、画像情報等の同時並行的な信号処理を経済的に行
うことを可能とすることにより、超高速並列処理の可能
な光コンピューター、画像光信号を画像光信号で演算す
る物体認識装置、ロボットの眼・物体移動監視装置に使
われる動画像抽出装置、光サージアブソーバー等の発展
に資することができる新規なアモルファス光素子を提供
する。【解決手段】入射光に対して負性光入出力特性を有する
元素が、アモルファス１ｍ³当たり１×１０²⁶〜２.８×
１０²⁸個ドープされてなる入射光に対して負性光入出力
特性を有するアモルファス光素子、該アモルファス光素
子を面状に配して、画像光信号を画像光信号で直接制御
するアモルファス光素子、及び、該アモルファス光素子
の光源として、太陽光、熱放射光若しくは電界放射され
た電子による蛍光体からの発光を分光若しくはフィルタ
リングした光又はレーザー光を用いるアモルファス光素
子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アモルファス光素
子に関する。さらに詳しくは、本発明は、超高速並列処
理の可能な光コンピューター、画像光信号を画像光信号
で演算する物体認識装置、ロボットの眼・物体移動監視
装置に使用される動画像抽出装置、光通信、光計測等に
おける光サージアブソーバー等に好適に用いることがで
きる入射光に対して負性光入出力特性を有するアモルフ
ァス光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光コンピューターを構築する
ために必要不可欠な光信号反転器、いわゆる光インバー
ターとしては、いくつかの方法が提案されてはいるもの
の、低光強度で動作可能な素子は実現されていない。ジ
ョセフソン素子は、超伝導を利用した電子素子であり、
極低温において動作可能であるが、室温において動作さ
せることは困難である。また、ＳｉＣ等のワイドギャッ
プ半導体を用いた高温用素子があるが、半導体自体に温
度依存性があるために、極低温において動作させるのは
困難である。画像情報等を同時並行的に信号処理等を行
う場合には、面型光素子が必要となる。しかし、半導体
素子を用いたＣＣＤ等の面型素子は、画像信号の演算を
行うために画像をスキャンする必要があり、完全には同
時並行処理することはできない。一方、ＹＡＧ（イット
リウムアルミニウムガーネット）結晶中のＹ（イットリ
ウム）をＥｒ（エルビウム）に置き換えた結晶（ＥｒＹ
ＡＧ）のように、入射光に対する負性光入出力特性を有
し、この負性光入出力特性を利用して光信号の反転を行
うことにより、光インバーターを実現させる光素子があ
る。しかし、このような結晶は、その育成に多大な時間
を要するので、その結果として高価になり、大面積素子
を得るための大型結晶を育成することも困難である。ま
た、Ｅｒ（エルビウム）をコア部分にドープした石英ガ
ラスファイバーという入射光に対する負性光入出力特性
を有し、この負性光入出力特性を利用して光信号の反転
を行うことにより、光インバーターを実現させる光素子
がある。しかし、この石英ガラスファイバーにドープさ
れているＥｒ（エルビウム）は、高々１ｍ³当たり１×
１０²⁵個であり、負性光入出力特性を発現させるには、
数ｍの長さが必要となり、コンパクト性に欠ける。変調
光における変調度は、Ｍ≡１００×(Ｉmax−Ｉmin)／
(Ｉmax＋Ｉmin)（％）と定義される。ここで、Ｉmaxは
変調光強度の最大値、Ｉminは変調光強度の最小値であ
る。ＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）結
晶中のＹ（イットリウム）をＥｒ（エルビウム）に置き
換えた結晶（ＥｒＹＡＧ）や、Ｅｒ（エルビウム）をコ
ア部分にドープした石英ガラスファイバーにおいては、
透過光の変調度（Ｍ）は、高々２０％であり、画像処
理、光信号処理上ノイズの影響を受けやすく、改善が望
まれていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、光コンピュ
ーターの経済的な構築に資するとともに、画像情報等の
同時並行的な信号処理を経済的に行うことを可能とする
ことにより、超高速並列処理の可能な光コンピュータ
ー、画像光信号を画像光信号で演算する物体認識装置、
ロボットの眼・物体移動監視装置に使われる動画像抽出
装置、光通信、光計測等における光サージアブソーバー
等の発展に資することができる新規なアモルファス光素
子を提供することを目的としてなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、入射光に対して
負性光入出力特性を有する元素を高濃度にドープしたア
モルファスが、小さい厚さで、入射光に対し優れた負性
光入出力特性を有するとともに、高い透過光の変調度
（Ｍ）を有することを見いだし、この知見に基づいて本
発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、（１）
入射光に対して負性光入出力特性を有する元素が、アモ
ルファス１ｍ³当たり１×１０²⁶〜２.８×１０²⁸個ドー
プされてなる入射光に対して負性光入出力特性を有する
ことを特徴とするアモルファス光素子、（２）入射光に
対して負性光入出力特性を有する元素が、希土類元素又
は遷移金属元素である第(１)項記載のアモルファス光素
子、（３）希土類元素が、Ｅｒ（エルビウム）である第
(２)項記載のアモルファス光素子、（４）アモルファス
がガラスである第(１)項、第(２)項又は第(３)項記載の
アモルファス光素子、（５）ガラスが、硼酸塩ガラス、
燐酸塩ガラス、珪酸塩ガラス、硼珪酸塩ガラス、アルミ
ノ珪酸塩ガラス、テルル酸塩ガラス、フツ燐酸塩ガラス
又はフッ化物ガラスである第(４)項記載のアモルファス
光素子、（６）第(１)項、第(２)項、第(３)項、第(４)
項又は第(５)項記載のアモルファス光素子を面状に配し
て、画像光信号を画像光信号で直接制御することを特徴
とするアモルファス光素子、及び、（７）第(１)項、第
(２)項、第(３)項、第(４)項、第(５)項又は第(６)項記
載のアモルファス光素子の光源として、太陽光、熱放射
光若しくは電界放射された電子による蛍光体からの発光
を分光若しくはフィルタリングした光又はレーザー光を
用いることを特徴とするアモルファス光素子、を提供す
るものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明のアモルファス光素子は、
入射光に対して負性光入出力特性を有する元素が、アモ
ルファス１ｍ³当たり１×１０²⁶〜２.８×１０²⁸個ドー
プされてなり、入射光に対して負性光入出力特性を有す
るものである。ドープする入射光に対して負性光入出力
特性を有する元素には特に制限はなく、例えば、Ｔｉ
（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｃｏ
（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）等の遷移
金属元素や、Ｃｅ（セリウム）、Ｐｒ（プラセオジ
ム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｅｕ
（ユウロピウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプ
ロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、Ｅｒ（エルビウ
ム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）等の
希土類元素等を挙げることができる。これらの元素の中
で、希土類元素は、変調度（Ｍ）の大きいアモルファス
光素子を得ることができるので好適に使用することがで
き、例えば、Ｅｒ（エルビウム）は７７０〜８５０ｎｍ
及び１,５００〜１,６００ｎｍの入射光に対して負性光
入出力特性を有することが確認されており、変調度
（Ｍ）の大きいアモルファス光素子を得ることができる
ので特に好適に使用することができる。入射光に対して
負性光入出力特性を有する元素のドープ量が、アモルフ
ァス１ｍ³当たり１×１０²⁶個未満であると、得られる
アモルファス光素子の変調度が十分に大きくならないお
それがあると共に、作用長を長くする必要があり、小型
化に不利である。入射光に対して負性光入出力特性を有
する元素のドープ量が、アモルファス１ｍ³当たり２.８
×１０²⁸個を超えると、安定したアモルファス構造の製
造が困難となるおそれがある。変調度、小型化、安定し
たアモルファス構造の製造等を考慮すると、ドープ量は
１ｍ³当たり１×１０²⁷〜１.５×１０²⁸個であることが
より好ましい。

【０００６】本発明のアモルファス光素子は、入射光に
対して負性光入出力特性を有する。入射光に対する負性
光入出力特性とは、光素子へ入射される入射光の強度の
増減に対して、光素子を透過した透過光強度が逆に減増
する特性、すなわち、入射光強度が増加すると透過光強
度が減少し、逆に入射光強度が減少すると透過光強度が
増加する特性である。このような負性光入出力特性は、
アモルファスにドープされる元素のエネルギー準位構造
における多準位系の励起吸収が利用されて得られる特性
であると考えられる。本発明のアモルファス光素子が有
する負性光入出力特性は、１Hz〜１GHzの広い変調周波
数範囲において発現し、また、６０ｎＷ／cm²〜１００
Ｗ／cm²程度の低光強度の入射光に対して発現する。ま
た、本発明のアモルファス光素子が有する負性光入出力
特性は、−２００℃付近からガラスの軟化点付近の広い
温度範囲で発現する。図１は、Ｅｒ³⁺（エルビウムイオ
ン）のエネルギー準位構造を例示したものである。図１
に示したように、エルビウムイオン（Ｅｒ³⁺）は、波長
８００ｎｍ前後の入射光に対して、吸収断面積σ₁の基
底吸収Ｅ₁−Ｅ₄（＝⁴Ｉ_15/2−⁴Ｉ_9/2）、吸収断面積σ₂
の励起吸収Ｅ₂−Ｅ₆（＝⁴Ｉ_13/2−²Ｈ_11/2）及び吸収断
面積σ₃の励起吸収Ｅ₃−Ｅ₈（＝⁴Ｉ_11/2−⁴Ｆ_3/2）を有
している。

【０００７】図２は、例えば、波長７９０ｎｍのレーザ
ー光子（ｈν）をＥｒ³⁺（エルビウムイオン）に入射さ
せた場合の特性を示すモデル図である。基底準位Ｅ₁（⁴
Ｉ₁₅ _/2）の電子は準位Ｅ₄（⁴Ｉ_9/2）に励起される。準
位Ｅ₄（⁴Ｉ_9/2）に励起された電子は、Ａ₄₂及びＡ₄₁の
割合で、それぞれ準位Ｅ₂（⁴Ｉ_13/2）及び基底準位Ｅ₁
（⁴Ｉ_15/2）に緩和する。準位Ｅ₂（⁴Ｉ_13/2）は準安定
準位であるために、この準位Ｅ₂（⁴Ｉ_13/2）にためられ
た電子は、再び入射レーザー光子（ｈν）を吸収して、
準位Ｅ₆（²Ｈ_11/2）に励起される。準位Ｅ₆（²Ｈ_11/2）
に励起された電子は、Ａ₆₅の割合で大部分が無輻射的に
準位Ｅ₆（²Ｈ_11/2）のすぐ下にある準位Ｅ ₅（⁴Ｓ_3/2）
に緩和する。この過程は、フォノンを介在したものであ
る。準位Ｅ₅（⁴Ｓ_3/2）に緩和した電子は、Ａ₅₂及びＡ
₅₁の割合で、それぞれ準位Ｅ₂（⁴Ｉ₁₃ _/2）及び基底準位
Ｅ₁（⁴Ｉ_15/2）に主に光学的に遷移する。また、Ｂ₅₂の
割合で誘導放出光が発生し、準位Ｅ₅（⁴Ｓ_3/2）から準
位Ｅ₂（⁴Ｉ_13/2）に遷移する電子の割合を増加させる。
準位Ｅ₂（⁴Ｉ_13/2）に遷移した電子は、再び入射レーザ
ー光子（ｈν）を吸収して上記の励起、緩和、遷移のプ
ロセスを繰り返す。すなわち、入射レーザー光強度を増
加させた場合、電子が準位Ｅ₂（⁴Ｉ_13/2）に励起及び遷
移され、上記の多次的な吸収プロセスが誘起されること
によって増速吸収現象が生じて透過光強度が減少し、逆
に入射レーザー光強度を減少させた場合には、それまで
の増速吸収が緩められるためにその反動で透過光強度が
増加し、よって負性非線形吸収効果、すなわち負性光入
出力特性が発現するものと考えられる。

【０００８】図３は、例えば、波長８１０ｎｍのレーザ
ー光子（ｈν）をＥｒ³⁺（エルビウムイオン）に入射さ
せた場合の特性を示すモデル図である。基底準位Ｅ₁（⁴
Ｉ₁₅ _/2）の電子は準位Ｅ₄（⁴Ｉ_9/2）に励起される。準
位Ｅ₄（⁴Ｉ_9/2）に励起された電子は、Ａ₄₃及びＡ₄₁の
割合で、それぞれ準位Ｅ₃（⁴Ｉ_11/2）及び基底準位Ｅ₁
（⁴Ｉ_15/2）に緩和する。準位Ｅ₃（⁴Ｉ_11/2）は準安定
準位であるために、この準位Ｅ₃（⁴Ｉ_11/2）にためられ
た電子は、再び入射レーザー光子（ｈν）を吸収して、
準位Ｅ₈（⁴Ｆ_3/2）に励起される。準位Ｅ₈（⁴Ｆ_3/2）に
励起された電子は、Ａ₈₇の割合で大部分が無輻射的に準
位Ｅ₈（⁴Ｆ_3/2）のすぐ下にある準位Ｅ₇（ ⁴Ｆ_5/2）に緩
和する。この過程は、フォノンを介在したものである。
準位Ｅ₇（⁴Ｆ_5/2）に緩和した電子は、Ａ₇₃及びＡ₇₁の
割合で、それぞれ準位Ｅ₃（⁴Ｉ_11/2）及び基底準位Ｅ₁
（⁴Ｉ_15/2）に主に光学的に遷移する。また、Ｂ₇₃の割
合で誘導放出光が発生し、準位Ｅ₇（⁴Ｆ_5/2）から準位
Ｅ₃（⁴Ｉ_11/2）に遷移する電子の割合を増加させる。準
位Ｅ₃（⁴Ｉ_11/2）に遷移した電子は、再び入射レーザー
光子（ｈν）を吸収して上記の励起、緩和、遷移のプロ
セスを繰り返す。すなわち、入射レーザー光強度を増加
させた場合、電子が準位Ｅ₃（⁴Ｉ_11/2）に励起及び遷移
され、上記の多次的な吸収プロセスが誘起されることに
よって増速吸収現象が生じて透過光強度が減少し、逆に
入射レーザー光強度を減少させた場合には、それまでの
増速吸収が緩められるためにその反動で透過光強度が増
加し、よって負性非線形吸収効果、すなわち負性光入出
力特性が発現するものと考えられる。波長１,５００〜
１,６００ｎｍのレーザー光子をＥｒ³⁺（エルビウムイ
オン）に入射したときに発現する負性光入出力特性も、
励起、緩和、遷移のプロセスを繰り返すことにより、増
速吸収現象が生じることによると考えられる。

【０００９】本発明のアモルファス光素子において、入
射光に対して負性光入出力特性を有する元素をドープす
るアモルファスには特に制限はないが、硼酸塩ガラス、
燐酸塩ガラス、珪酸塩ガラス、硼珪酸塩ガラス、アルミ
ノ珪酸塩ガラス、テルル酸塩ガラス、フツ燐酸塩ガラス
又はフッ化物ガラスであることが好ましい。硼酸塩ガラ
スとしては、例えば、Ｌｉ₂Ｏ−Ｂ₂Ｏ₃、Ｎａ₂Ｏ−Ｂ₂
Ｏ₃、Ｋ₂Ｏ−Ｂ₂Ｏ₃、ＭｇＯ−Ｂ₂Ｏ₃、ＣａＯ−Ｂ
₂Ｏ₃、ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃、Ｎａ₂Ｏ−ＣａＯ−Ｂ₂Ｏ₃、Ｚ
ｎＯ−ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃等の成分を有
するガラスを挙げることができる。燐酸塩ガラスとして
は、例えば、Ｌｉ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅、Ｎａ₂Ｏ−Ｐ ₂Ｏ₅、Ｍｇ
Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅、ＣａＯ−Ｐ₂Ｏ₅、ＢａＯ−Ｐ₂Ｏ₅、Ｋ₂Ｏ
−ＢａＯ−Ｐ₂Ｏ₅、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｐ₂Ｏ₅、ＳｉＯ₂−Ｐ₂Ｏ
₅、Ｂ₂Ｏ₃−Ｐ₂Ｏ₅、ＷＯ₃−Ｐ₂Ｏ₅、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃
−Ｐ₂Ｏ₅等の成分を有するガラスを挙げることができ
る。珪酸塩ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ₂−Ｌｉ
Ｏ₂、ＳｉＯ₂−Ｎａ₂Ｏ、ＳｉＯ₂−Ｋ₂Ｏ、ＳｉＯ₂−Ｐ
ｂＯ、ＳｉＯ₂−Ｂｉ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂−ＢａＯ等の成分を
有するガラスを挙げることができる。硼珪酸塩ガラスと
しては、例えば、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−
ＣａＯ−Ｌｉ₂Ｏ、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−ＰｂＯ−ＺｎＯ、
ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−ＢａＯ−Ｎａ₂Ｏ、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃
−ＺｒＯ₂等の成分を有するガラスを挙げることができ
る。アルミノ珪酸塩ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ₂
−Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｎａ₂Ｏ、ＳｉＯ₂−
Ａｌ₂Ｏ₃−ＢａＯ、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＯ₂、Ｓｉ
Ｏ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＺｎＯ、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂
等の成分を有するガラスを挙げることができる。テルル
酸塩ガラスとしては、例えば、ＴｅＯ₂−ＷＯ₃、ＴｅＯ
₂−ＷＯ₃−ＰｂＯ等の成分を有するガラスを挙げること
ができる。フツ燐酸塩ガラスとしては、例えば、Ａｌ
(ＰＯ₃)₃−ＡｌＦ₃−ＮａＦ−ＣａＦ₂、ＡｌＰＯ₄−Ａ
ｌＦ₃−ＣａＦ₂−ＢａＦ₂等の成分を有するガラスを挙
げることができる。フッ化物ガラスとしては、例えば、
ＢｅＦ₂、ＮａＦ−ＢｅＦ₂、ＺｒＦ₄−ＢａＦ₂−ＬａＦ
₃−ＡｌＦ₃、ＧｄＦ₃−ＢａＦ₂−ＺｒＦ₄、ＡｌＦ₃−Ｂ
ａＦ₂−ＭｇＦ₂−ＣａＦ₂−ＮａＦ等の成分を有するガ
ラスを挙げることができる。また、ゲルマン酸塩ガラ
ス、カルコゲン化物ガラス等も用いることができる。こ
れらのガラスは、入射光に対して負性光入出力特性を有
する元素を高濃度にドープすることができるので、小型
化が可能になる。特にガラスの場合はその量産性、易成
形性と組み合わせて、大面積で、厚みの小さい板、小
球、レンズ、短いファイバー等の形状のアモルファス光
素子を経済的に生産することが可能となる。また、これ
らの形状のアルカリ金属含有ガラスのイオン交換によ
り、屈折率をコントロールし、光導波路や屈折率分布レ
ンズを製造することも可能である。ガラス等のアモルフ
ァスは、通常の溶融・急冷法の他、ＰＶＤ、ＣＶＤ等の
気相合成法やゾル−ゲル法等の液相合成法により作製す
ることができる。気相合成法や液相合成法を用いると、
上記ガラスと同様の成分を有するアモルファス（又はガ
ラス）を溶融・急冷法に比べより広い組成範囲で得るこ
とができる。また、薄膜作製も可能であり、半導体素子
製造等に用いられている微細加工技術を用いて、導波路
タイプのアモルファス光素子を作ることができる。

【００１０】本発明のアモルファス光素子は、変調度
（Ｍ）を従来より大きくすることができるので、画像処
理や、光信号処理上のノイズの影響を低減することがで
きる。本発明のアモルファス光素子は、面状に配して、
画像光信号を画像光信号で直接制御するアモルファス光
素子として使用することができる。面状に配して、画像
光信号を画像光信号で直接制御するアモルファス光素子
とすることにより、演算速度の極めて速い物体認識装置
等として利用することができる。本発明のアモルファス
光素子は、入射光の変調度に依存して透過光の変調度
が、正−負−正と変化し、正から負に変化する境界で、
急激なしきい値を有するので、この特性を利用して、画
像信号処理を行うことができる。すなわち、第１の画像
光信号を、第２の制御光信号によって、透過画像の信号
強度を反転又は正転することができるので、画像の超並
列演算が可能となる。また、負性光入出力特性を利用し
て、過剰に強い光が入射した場合、過剰に強い光を吸収
することにより、過剰に強い光を透過しない、検出器等
を保護するためのアモルファス光素子（光サージアブソ
ーバー）として使用することも可能である。本発明のア
モルファス光素子の光源としては、太陽光、熱放射光若
しくは電界放射された電子による蛍光体からの発光を分
光若しくはフィルタリングした光、あるいは半導体レー
ザー、チタン−サファイアレーザー、色素レーザー等の
レーザー光等を用いることができる。例えば、キセノン
ランプから発せられる光を分光した光を用いて、入射光
に対する負性光入出力特性を発現することができる。半
導体レーザーを光源として用いると、動作温度の制約を
受けるが、本発明のアモルファス光素子は、太陽光や種
々の発光体からの光を光源として用いるシステムにおい
て、高温用素子として利用することができる。本発明の
アモルファス光素子は、微小な入力に対しても動作する
ので、分光したような弱い光を用いても動作させること
が可能である。また、例えば、アモルファス光素子に入
力するレーザー光は、内部変調や外部変調によって信号
化したものや、回転板や反射板を用いて変調をかけて信
号化したものを使用することができる。本発明のアモル
ファス光素子を用いて、面発光半導体レーザーアレイを
有するシステムを構成することにより、超高速並列処理
の可能な光コンピューター、画像光信号を画像光信号で
演算する物体認識装置、ロボットの眼・物体移動監視装
置に使用される動画像抽出装置、光通信、光計測等にお
ける光サージアブソーバー等を経済的に構築することが
できる。

【００１１】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。なお、実施例においては、図４
に示す測定装置を用いて、アモルファス光素子の光入出
力特性（周波数応答特性および変調度特性）を測定し
た。この測定装置は、アモルファス光素子への入射光の
光源として、（Ａ）１００ｍＡの注入電流で３０ｍＷの
標準出力を得ることができるＧａＡｌＡｓ半導体レーザ
ー素子（以下、半導体レーザーＡという。）１、（Ｂ）
７５ｍＡの注入電流で１０ｍＷの標準出力を得ることが
できるＧａＡｌＡｓ高出力波長可変半導体レーザー素子
（以下、半導体レーザーＢという。）１、又は（Ｃ）８
０ｍＡの注入電流で２ｍＷの標準出力を得ることができ
る波長可変半導体レーザー素子（以下、半導体レーザー
Ｃという。）１が用いられる。半導体レーザーＡは、駆
動制御回路２及び温調器３によってレーザーヘッド温度
が制御されて、一定波長７９０ｎｍ又は８０５ｎｍのレ
ーザー光を発振するように駆動制御され、さらに直接変
調されて矩形波、正弦波等の光強度変調波が得られる。
半導体レーザーＢは、駆動制御回路２及び温調器３によ
ってレーザーヘッド温度が制御されて、７９０〜８１５
ｎｍの範囲内の一定波長のレーザー光を発振するように
駆動制御され、さらに直接変調されて矩形波、正弦波等
の光強度変調波が得られる。また、半導体レーザーＣ
は、駆動制御回路２及び温調器３によってレーザーヘッ
ド温度が制御されて、１,５００〜１,６００ｎｍの範囲
内の一定波長のレーザー光を発振するように駆動制御さ
れ、さらに直接変調されて矩形波、正弦波等の光強度変
調波が得られる。得られた変調レーザー光は、半導体レ
ーザー素子の出力側に備えられているビームスプリッタ
４により２分光され、一方のレーザー光がアモルファス
光素子５に入射し、他方のレーザー光が第２の光検出器
７に入射する。アモルファス光素子５に入射したレーザ
ー光は、アモルファス光素子を透過して、第１の光検出
器６により透過光として検出され、また、第２の光検出
器７に入射した他方のレーザー光は、アモルファス光素
子への入射光として検出される。第１の光検出器６及び
第２の光検出器７それぞれにより検出された透過光及び
入射光は、光パワーメーター８及びデジタルオシロスコ
ープ９によって観測される。

【００１２】実施例１Ｅｒ₂Ｏ₃が６２.９重量％、Ｂ₂Ｏ₃が２６.８重量％、Ｚ
ｒＯ₂が５.６重量％、ＳｉＯ₂が２.２重量％、ＳｒＯが
０.９重量％、ＺｎＯが０.８重量％、Ｎｂ₂Ｏ₅が０.８
重量％の組成で、ガラス重量が１００ｇとなるように、
各成分の原料であるＥｒ₂Ｏ₃、Ｈ₃ＢＯ₃、ＺｒＯ₂、Ｓ
ｉＯ₂、ＳｒＣＯ₃、ＺｎＯ及びＮｂ₂Ｏ₅を秤量、混合
し、アルミナルツボ中で、蓋をして１,４００℃で１時
間撹拌溶融したのち、予熱した鉄板上に流し出し、徐冷
を行って、Ｅｒ（エルビウム）元素を高濃度にドープし
てなる硼酸塩ガラスを得た。この硼酸塩ガラスの示差熱
分析装置を用いて測定したガラス転移温度は７０８℃で
あり、アルキメデス法により測定した密度は４.６ｇ／c
m³であり、１ｍ³当たりのＥｒ³⁺イオン数の計算値は９.
０×１０²⁷個であった。この硼酸塩ガラスを切断し、鏡
面研磨を行って厚さ２５mmのガラス光素子を得た。この
ガラス光素子への入射光の光源として半導体レーザーＢ
を用い、波長８１０ｎｍ、変調周波数１kHz、入射光変
調度５６％におけるガラス光素子の光入出力特性（変調
度）を測定した。得られた結果を、図５に示す。本図に
おいて、上段の波形が透過光波形であり、下段の波形が
入射光波形である。図５より明らかなように、ガラス光
素子に入射したレーザー光は、このガラス光素子を透過
することによって、光強度が反転して出力されている。
本図から計算される透過光の変調度（Ｍ）は、６４％で
ある。また、厚さ２５mmのガラス光素子への入射光の光
源として半導体レーザーＡを用いて、波長７９０ｎｍ、
入射光変調度６０〜７４％において、変調周波数１０kH
z、１００kHz、１MHz及び１０MHzにおける光入出力特性
（周波数応答特性）を測定した。図６(ａ)は１０kHz、
図６(ｂ)は１００kHz、図７(ａ)は１MHz、図７(ｂ)は１
０MHzにおける測定結果である。各図において、上段の
波形が透過光波形であり、下段の波形が入射光波形であ
る。これらの図面から、このガラス光素子に入射したレ
ーザー光は、ガラス光素子を透過することによって、光
強度が反転して出力されていることが分かる。さらに、
ガラス光素子における入射光の変調度に対する透過光の
変調度の関係を調べた。ガラス光素子への入射光の光源
として半導体レーザーＢを用い、波長８１１ｎｍ、変調
周波数１kHzで、入射光変調度を変化させた場合のガラ
ス光素子の透過光変調度を測定した。結果を、図８に示
す。本図に見られるように、入射光の変調度に依存して
透過光の変調度が、範囲Ａで正、範囲Ｂで負、範囲Ｃで
正と変化する。また、範囲Ａから範囲Ｂに変化する境界
で、急激なしきい値を有することが分かる。

【００１３】実施例２Ｅｒ₂Ｏ₃が４７.６重量％、Ｐ₂Ｏ₅が４９.６重量％、Ａ
ｌ₂Ｏ₃が１.０重量％、Ｂ₂Ｏ₃が１.８重量％の組成で、
ガラス重量が１００ｇとなるように、各成分の原料であ
るＥｒ₂Ｏ₃、Ｈ₃ＰＯ₄、Ａｌ(ＯＨ)₃及びＨ₃ＢＯ₃を秤
量、混合、仮焼し、アルミナルツボ中で、蓋をして１,
４５０℃で１時間撹拌溶融したのち、予熱した鉄板上に
流し出し、徐冷を行って、Ｅｒ（エルビウム）元素を高
濃度にドープしてなる燐酸塩ガラスを得た。この燐酸塩
ガラスの示差熱分析装置を用いて測定したガラス転移温
度は６９７℃であり、アルキメデス法により測定した密
度は３.６ｇ／cm³であり、１ｍ³当たりＥｒ³⁺イオン数
の計算値は５.５×１０²⁷個であった。この燐酸塩ガラ
スを切断し、鏡面研磨を行って、厚さ２０mmのガラス光
素子を得た。このガラス光素子への入射光の光源として
半導体レーザーＢを用い、波長８１１ｎｍ、変調周波数
１kHz、入射光変調度１３％におけるガラス光素子の光
入出力特性を測定した。得られた結果を、図９に示す。
本図において、上段の波形が透過光波形であり、下段の
波形が入射光波形である。図９より明らかなように、ガ
ラス光素子に入射したレーザー光は、このガラス光素子
を透過することによって、光強度が反転して出力されて
いる。このガラス光素子への入射光の光源として半導体
レーザーＢを用い、波長８１０ｎｍ、変調周波数１MHz
の正弦波形に強度変調した光を用いて、ガラス光素子の
温度を変えたときの光入出力特性を測定した。得られた
結果を、図１０及び図１１に示す。図１０(ａ)は−２３
３℃、図１０(ｂ)は−２０３℃、図１０(ｃ)は−１７３
℃、図１０(ｄ)は２７℃、図１１(ａ)は６００℃、図１
１(ｂ)は７００℃、図１１(ｃ)は８００℃、図１１(ｄ)
は８５０℃における透過光波形であり、図１０(ｅ)、図
１１(ｅ)は入射光波形である。これらの図より明らかな
ように、−２０３℃〜８５０℃において、ガラス光素子
に入射したレーザー光は、このガラス光素子を透過する
ことによって、光強度が反転して出力されている。

【００１４】実施例３ＥｒＦ₃が４８.３重量％、ＢａＦ₂が２５.２重量％、Ａ
ｌＦ₃が１８.１重量％、ＭｇＦ₂が５.８重量％、ＮａＦ
が１.５重量％、ＣａＦ₂が１.１重量％の組成で、ガラ
ス重量が３０ｇとなるよう各成分の原料を秤量し、フッ
素化剤として酸性フッ化アンモニウム（ＮＨ₄ＨＦ₂）を
３ｇ添加して混合し、白金ルツボ中で蓋をして、窒素雰
囲気中４５０℃で１時間フッ素化し、さらに窒素雰囲気
中９００℃で１時間撹拌溶融したのち、予熱した鉄板上
に流し出し、徐冷を行って、Ｅｒ（エルビウム）元素を
高濃度にドープしてなるフッ化物ガラスを得た。このフ
ッ化物ガラスの窒素気流中で示差熱分析装置を用いて測
定したガラス転移温度は４１６℃であり、アルキメデス
法により測定した密度は４.８ｇ／cm³であり、１ｍ³当
たりのＥｒ³⁺イオン数の計算値は６.２×１０²⁷個であ
った。このフッ化物ガラスを切断し、鏡面研磨を行っ
て、厚さ２５mmのガラス光素子を得た。このガラス光素
子への入射光の光源として半導体レーザーＢを用い、波
長８１１ｎｍ、変調周波数１kHz、入射光変調度２２％
におけるガラス光素子の光入出力特性を測定した。得ら
れた結果を、図１２に示す。本図において、上段の波形
が透過光波形であり、下段の波形が入射光波形である。
図１２より明らかなように、ガラス光素子に入射したレ
ーザー光は、このガラス光素子を透過することによっ
て、光強度が反転して出力されている。実施例４実施例１で得られた硼酸塩ガラスを切断し、鏡面研磨を
行って、厚さ１０mmのガラス光素子を得た。このガラス
光素子への入射光の光源として半導体レーザーＢを用
い、波長８１１ｎｍ、変調周波数１kHz、入射光変調度
１６％におけるガラス光素子の光入出力特性を測定し
た。得られた結果を、図１３に示す。本図において、上
段の波形が透過光波形であり、下段の波形が入射光波形
である。図１３より明らかなように、ガラス光素子に入
射したレーザー光は、このガラス光素子を透過すること
によって、光強度が反転して出力されている。

【００１５】実施例５Ｅｒ₂Ｏ₃が６１.７重量％、Ａｌ₂Ｏ₃が１４.４重量％、
ＳｉＯ₂が２１.３重量％、ＢaＯが２.１重量％、Ｓｂ₂
Ｏ₃が０.５重量％の組成で、ガラス重量が１００ｇとな
るよう各成分の原料であるＥｒ₂Ｏ₃、Ａｌ(ＯＨ)₃、Ｓ
ｉＯ₂、ＢａＣＯ ₃及びＳｂ₂Ｏ₃を秤量、混合し、アルミ
ナルツボ中で、蓋をして１,５５０℃で１時間攪拌溶融
したのち、予熱した鉄板上に流し出し、徐冷を行って、
Ｅｒ（エルビウム）元素を高濃度にドープしてなるアル
ミノ珪酸塩ガラスを得た。このアルミノ珪酸塩ガラスの
アルキメデス法により測定した密度は４.９ｇ／cm³であ
り、１ｍ³当たりのＥｒ³⁺イオン数の計算値は９.６×１
０²⁷個であった。このアルミノ珪酸塩ガラスを切断し、
鏡面研磨を行って厚さ２５mmのガラス光素子を得た。こ
のガラス光素子への入射光の光源として半導体レーザー
Ｂを用い、波長８０９ｎｍ、変調周波数５Hz、１kHz、
１００MHzの正弦波形に強度変調した光を用いて、光入
出力特性（周波数応答特性）を測定した。得られた結果
を、図１４に示す。図１４(ａ)は５Hz、図１４(ｂ)は１
kHz、図１４(ｃ)は１００MHzにおける透過光波形（上
段）及び入射光波形（下段）である。これらの図より明
らかなように、ガラス光素子に入射したレーザー光は、
このガラス光素子を透過することによって、光強度が反
転して出力されている。実施例６Ｅｒ₂Ｏ₃が６４.８重量％、Ａｌ₂Ｏ₃が１４.８重量％、
ＳｉＯ₂が２０.４重量％の組成で、ガラス重量が１５０
ｇとなるよう各成分の原料であるＥｒ₂Ｏ₃、Ａｌ(ＯＨ)
₃及びＳｉＯ₂を秤量、混合し、アルミナルツボ中で、蓋
をして１,６００℃で１時間攪拌溶融したのち、予熱し
た鉄板上に流し出し、徐冷を行って、Ｅｒ（エルビウ
ム）元素を高濃度にドープしてなるアルミノ珪酸塩ガラ
スを得た。このアルミノ珪酸塩ガラスのアルキメデス法
により測定した密度は５.１ｇ／cm³であり、１ｍ³当た
りのＥｒ³⁺イオン数の計算値は１０.４×１０²⁷個であ
った。このアルミノ珪酸塩ガラスを切断し、鏡面研磨を
行って厚さ１３mmのガラス光素子を得た。このガラス光
素子への入射光の光源として半導体レーザーＡを用い、
波長８０５ｎｍ、変調周波数１MHzの正弦波形に強度変
調した光を用いて、光入出力特性を測定した。得られた
結果を、図１５に示す。本図において、上段の波形が透
過光波形であり、下段の波形が入射光波形である。図１
５より明らかなように、ガラス光素子に入射したレーザ
ー光は、このガラス光素子を透過することによって、光
強度が反転して出力されている。

【００１６】実施例７Ｅｒ₂Ｏ₃が５９.３重量％、Ａｌ₂Ｏ₃が１５.８重量％、
ＳｉＯ₂が２４.９重量％の組成で、ガラス重量が１５０
ｇとなるよう各成分の原料であるＥｒ₂Ｏ₃、Ａｌ(ＯＨ)
₃及びＳｉＯ₂を秤量、混合し、アルミナルツボ中で、蓋
をして１,６００℃で１時間攪拌溶融したのち、予熱し
た鉄板上に流し出し、徐冷を行って、Ｅｒ（エルビウ
ム）元素を高濃度にドープしてなるアルミノ珪酸塩ガラ
スを得た。このアルミノ珪酸塩ガラスのアルキメデス法
により測定した密度は４.７ｇ／cm³であり、１ｍ³当た
りのＥｒ³⁺イオン数の計算値は８.７×１０²⁷個であっ
た。このアルミノ珪酸塩ガラスを切断し、鏡面研磨を行
って厚さ１６mmのガラス光素子を得た。このガラス光素
子への入射光の光源として半導体レーザーＢを用い、変
調周波数１kHzの正弦波形に強度変調した光を用いて、
波長８００ｎｍ付近の光入出力特性を測定した。その結
果、ガラス光素子に入射したレーザー光の波長７９２か
ら８１０ｎｍの範囲では、このガラス光素子を透過する
ことによって、光強度が反転して出力された。実施例８Ｅｒ₂Ｏ₃が２０.０重量％、ＴｅＯ₂が６０.０重量％、
ＷＯ₃が２０.０重量％の組成で、ガラス重量が１００ｇ
となるよう各成分の原料であるＥｒ₂Ｏ₃、ＴｅＯ₂及び
ＷＯ₃を秤量、混合し、アルミナルツボ中で、蓋をして
１,０００℃で１時間攪拌溶融したのち、予熱した鉄板
上に流し出し、徐冷を行って、Ｅｒ（エルビウム）元素
を高濃度にドープしてなるテルル酸塩ガラスを得た。こ
のテルル酸塩ガラスのアルキメデス法により測定した密
度は６.０ｇ／cm³であり、１ｍ³当たりのＥｒ³⁺イオン
数の計算値は３.８×１０²⁷個であった。このテルル酸
塩ガラスを切断し、鏡面研磨を行って厚さ３９mmのガラ
ス光素子を得た。このガラス光素子への入射光の光源と
して半導体レーザーＡを用い、波長８０５ｎｍ、変調周
波数１MHzの正弦波形に強度変調した光を用いて、光入
出力特性を測定した。得られた結果を、図１６に示す。
本図において、上段の波形が透過光波形であり、下段の
波形が入射光波形である。図１６より明らかなように、
ガラス光素子に入射したレーザー光は、このガラス光素
子を透過することによって、光強度が反転して出力され
ている。

【００１７】実施例９Ｅｒ₂Ｏ₃が３５.７重量％、ＳｉＯ₂が２０.３重量％、
ＢａＯが４３.５重量％、Ｓｂ₂Ｏ₃が０.５重量％の組成
で、ガラス重量が１６０ｇとなるよう各成分の原料であ
るＥｒ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＢａＣＯ₃及びＳｂ₂Ｏ₃を秤量、
混合し、アルミナルツボ中で、蓋をして１,５５０℃で
１時間攪拌溶融したのち、予熱した鉄板上に流し出し、
徐冷を行って、Ｅｒ（エルビウム）元素を高濃度にドー
プしてなる珪酸塩ガラスを得た。この珪酸塩ガラスのア
ルキメデス法により測定した密度は５.３ｇ／cm³であ
り、１ｍ³当たりのＥｒ³⁺イオン数の計算値は６.０×１
０²⁷個であった。この珪酸塩ガラスを切断し、鏡面研磨
を行って厚さ２５mmのガラス光素子を得た。このガラス
光素子への入射光の光源として半導体レーザーＡを用
い、波長８０５ｎｍ、変調周波数１MHzの正弦波形に強
度変調した光を用いて、入出力特性を測定した。得られ
た結果を、図１７に示す。本図において、上段の波形が
透過光波形であり、下段の波形が入射光波形である。図
１７より明らかなように、ガラス光素子に入射したレー
ザー光は、このガラス光素子を透過することによって、
光強度が反転して出力されている。実施例１０〜１８第
１表に示す組成になるように、各成分の原料であるＥｒ
₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ａｌ(ＯＨ)₃、ＴｉＯ₂、ＢａＣＯ₃、Ｚ
ｒＯ₂、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＣａＣＯ₃、Ｌｉ₂ＣＯ₃、Ｈ₃ＢＯ₃、
Ｎａ₂ＣＯ₃、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＥｒＦ₃、ＡｌＰＯ₄、Ｃ
ａＦ₂、ＢａＦ₂及びＡｌＦ₃を秤量、混合し、アルミナ
ルツボ又は白金ルツボ中で、蓋をして第１表に示す温度
で約１時間攪拌溶融したのち、予熱した鉄板上に流し出
し、徐冷を行って、Ｅｒ（エルビウム）元素を高濃度に
ドープしてなるガラスを得た。これらのガラスのアルキ
メデス法により測定した密度及び１ｍ³当たりのＥｒ³ ⁺
イオン数の計算値を第１表に示す。これらのガラスを切
断し、鏡面研磨を行ってガラス光素子を得た。これらの
ガラス光素子への入射光の光源として半導体レーザーＡ
を用い、波長８０５ｎｍ、変調周波数１MHzの正弦波形
に強度変調した光を用いて、光入出力特性を測定した。
これらのガラス光素子に入射したレーザー光は、これら
のガラス光素子を透過することによって、光強度が反転
して出力された。

【００１８】

【表１】

【００１９】実施例１９実施例２で得られた燐酸塩ガラスを切断し、鏡面研磨を
行って厚さ３mmのガラス光素子を得た。このガラス光素
子への入射光の光源として半導体レーザーＣを用い、波
長１,５３０ｎｍ、変調周波数１００kHzの正弦波形に強
度変調した光を用いて、光入出力特性を測定した。得ら
れた結果を、図１８に示す。本図において、上段の波形
が透過光波形であり、下段の波形が入射光波形である。
図１８より明らかなように、ガラス光素子に入射したレ
ーザー光は、このガラス光素子を透過することによっ
て、光強度が反転して出力されている。実施例２０実施例６で得られたアルミノ珪酸塩ガラスを切断し、鏡
面研磨を行って厚さ３.５mmのガラス光素子を得た。こ
のガラス光素子への入射光の光源として半導体レーザー
Ｃを用い、波長１,５００〜１,５５５ｎｍの範囲で、変
調周波数１kHzの正弦波形に強度変調した光を用いて、
光入出力特性を測定した。得られた結果を、図１９及び
図２０に示す。図１９(ａ)は１,５００ｎｍ、図１９
(ｂ)は１,５０５ｎｍ、図１９(ｃ)は１,５１０ｎｍ、図
１９(ｄ)は１,５２０ｎｍ、図１９(ｅ)は１,５３０ｎ
ｍ、図２０(ａ)は１,５４０ｎｍ、図２０(ｂ)は１,５４
５ｎｍ、図２０(ｃ)は１,５５０ｎｍ、図２０(ｄ)は１,
５５５ｎｍにおける透過光波形であり、図１９(ｆ)、図
２０(ｅ)は入射光波形である。これらの図より明らかな
ように、波長１,５１０〜１,５５０ｎｍの範囲におい
て、ガラス光素子に入射したレーザー光は、このガラス
光素子を透過することによって、光強度が反転して出力
されている。実施例２１実施例１、実施例３、実施例５、実施例６、実施例７、
実施例８、実施例９、実施例１０、実施例１３、実施例
１４、実施例１５、実施例１６及び実施例１７で得られ
たガラスを切断し、鏡面研磨を行って厚さ３mmのガラス
光素子を得た。実施例１９と同様の方法で光入出力特性
を測定すると、光強度が反転した出力が得られた。実施例２２実施例１、実施例２、実施例３、実施例５、実施例６、
実施例７、実施例８、実施例９、実施例１０、実施例１
１、実施例１２、実施例１３、実施例１４、実施例１
５、実施例１６、実施例１７及び実施例１８で得られた
ガラスを切断し、鏡面研磨を行って厚さ６mmのガラス光
素子を得た。実施例１９と同様の方法で光入出力特性を
測定すると、光強度が反転した出力が得られた。

【００２０】

【発明の効果】本発明のアモルファス光素子は、小さい
厚みで、１Hz〜１GHzの広い変調周波数範囲における負
性光入出力特性及び従来より大きい透過光の変調度を有
するために、特にガラスの場合その量産性、易成形性と
組み合わせて、種々の形状のノイズ耐性の高いアモルフ
ァス光素子を生産することができる。このアモルファス
光素子の負性光入出力特性を利用して、光信号を反転さ
せることができるので、光インバーターやＮＯＴ形全光
形スイッチング素子等を実現させることができる。この
アモルファス光素子を用い、新しい超高速並列処理の可
能な光コンピューター、画像光信号を画像光信号で演算
する物体認識装置、ロボットの眼・物体移動監視装置に
使われる動画像抽出装置、光通信、光計測等における光
サージアブソーバー等を経済的に構築することができ
る。また、アモルファスを母材とするために、吸収スペ
クトルの幅が広く、温度による負性光入出力特性の変動
の少ない素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、Ｅｒ³⁺(エルビウムイオン)のエネルギ
ー準位構造を示した図である。

【図２】図２は、レーザー光子をＥｒ³⁺(エルビウムイ
オン)に入射した場合の特性を示すモデル図である。

【図３】図３は、レーザー光子をＥｒ³⁺(エルビウムイ
オン)に入射した場合の特性を示すモデル図である。

【図４】図４は、実施例において用いた光入出力特性の
測定装置の構成図である。

【図５】図５は、光入出力特性（変調度）を示す図であ
る。

【図６】図６は、光入出力特性（周波数特性）を示す図
である。

【図７】図７は、光入出力特性（周波数特性）を示す図
である。

【図８】図８は、入射光変調度と透過光変調度の関係を
示す図である。

【図９】図９は、光入出力特性を示す図である。

【図１０】図１０は、光入出力特性（温度特性）を示す
図である。

【図１１】図１１は、光入出力特性（温度特性）を示す
図である。

【図１２】図１２は、光入出力特性を示す図である。

【図１３】図１３は、光入出力特性を示す図である。

【図１４】図１４は、光入出力特性（周波数特性）を示
す図である。

【図１５】図１５は、光入出力特性を示す図である。

【図１６】図１６は、光入出力特性を示す図である。

【図１７】図１７は、光入出力特性を示す図である。

【図１８】図１８は、光入出力特性を示す図である。

【図１９】図１９は、光入出力特性（波長特性）を示す
図である。

【図２０】図２０は、光入出力特性（波長特性）を示す
図である。

【符号の説明】

１半導体レーザー素子２駆動制御回路３温調器４ビームスプリッター５アモルファス光素子６第１の光検出器７第２の光検出器８光パワーメーター９デジタルオシロスコープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋間英和兵庫県西宮市浜松原町２番21号日本山村硝子株式会社内 (72)発明者若林肇兵庫県西宮市浜松原町２番21号日本山村硝子株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光に対して負性光入出力特性を有する
元素が、アモルファス１ｍ³当たり１×１０²⁶〜２.８×
１０²⁸個ドープされてなる入射光に対して負性光入出力
特性を有することを特徴とするアモルファス光素子。
【請求項２】入射光に対して負性光入出力特性を有する
元素が、希土類元素又は遷移金属元素である請求項１記
載のアモルファス光素子。
【請求項３】希土類元素が、Ｅｒ（エルビウム）である
請求項２記載のアモルファス光素子。
【請求項４】アモルファスがガラスである請求項１、請
求項２又は請求項３記載のアモルファス光素子。
【請求項５】ガラスが、硼酸塩ガラス、燐酸塩ガラス、
珪酸塩ガラス、硼珪酸塩ガラス、アルミノ珪酸塩ガラ
ス、テルル酸塩ガラス、フツ燐酸塩ガラス又はフッ化物
ガラスである請求項４記載のアモルファス光素子。
【請求項６】請求項１、請求項２、請求項３、請求項４
又は請求項５記載のアモルファス光素子を面状に配し
て、画像光信号を画像光信号で直接制御することを特徴
とするアモルファス光素子。
【請求項７】請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４、請求項５又は請求項６記載のアモルファス光素子の
光源として、太陽光、熱放射光若しくは電界放射された
電子による蛍光体からの発光を分光若しくはフィルタリ
ングした光又はレーザー光を用いることを特徴とするア
モルファス光素子。