DE68918710T2 - Optische nichtlineare Vorrichtung mit einer Mikroquantum-Heterostruktur. - Google Patents

Optische nichtlineare Vorrichtung mit einer Mikroquantum-Heterostruktur.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine nichtlineare optische Vorrichtung, um Licht mit einer kürzeren Wellenlänge zu erhalten, unter Ausnutzung nichtlinearer optischer Effekte.
  • Herkömmlich ist eine Vorrichtung zur Erzeugung harmonischer Wellen vorgeschlagen worden, um Licht mit kürzerer Wellenlänge zu erhalten. Solch eine Vorrichtung ist schematisch in Fig. 1 gezeigt.
  • In Fig. 1 tritt eine von einem Halbleiterlaser 31 emittierte Grundwelle 32 mit der Winkelfrequenz ω in einen nichtlinearen optischen Kristall 30 ein, der beispielsweise aus LiNbO&sub3; oder KDP zusammengesetzt ist, wodurch eine harmonische Welle 34 mit einer Winkelfrequenz 2ω erzeugt wird, zusammen mit einer transmittierten Welle 33 mit der Winkelfrequenz ω.
  • Auch ist für die Modulation solcher harmonischer Wellen bereits eine Vorrichtung, wie in Fig. 2 gezeigt, bekannt, in der dieselben Komponenten wie diejenigen in Fig. 1 durch dieselben Zahlen dargestellt sind und nicht weiter erklärt werden. In der Vorrichtung ist der nichtlineare optische Kristall durch ein polares makromolekulares Material 35 ersetzt, an das ein elektrisches Vorspannungsfeld mit Hilfe einer Energiequelle 38 angelegt wird, wobei es mit Hilfe eines Modulators 39 moduliert wird. Wenn das elektrische Vorspannungsfeld eingeschaltet wird, werden die Moleküle des polaren makromolekularen Materials 35 in dieselbe Richtung ausgerichtet, wodurch die nichtlineare Empfänglichkeit bzw. Suszeptibilität ("receptivity") χ(2) unter Erzeugung der harmonischen Welle 34 erhöht wird. Wenn das elektrische Vorspannungsfeld abgeschaltet wird, wird die Orientierung der Moleküle thermisch gestört, wodurch die nichtlineare Suszeptibilität χ(2) verringert wird, wodurch die harmonische Welle 34 verringert wird.
  • Diese Vorrichtungen sind jedoch mit den folgenden Problemen verbunden gewesen:
  • 1) Die Effizienz der Erzeugung harmonischer Wellen ist niedrig, aufgrund der niedrigen nichtlinearen Suszeptibilität χ(2);
  • 2) es ist schwierig, solche Vorrichtungen in Kombination mit einer lichtemittierenden Vorrichtung wie einem Halbleiterlaser auf demselben Substrat herzustellen;
  • 3) im Fall der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist der nichtlineare optische Kristall mit zufriedenstellender Qualität kostspielig herzustellen; und
  • 4) im Fall der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung ist das Ansprechen so langsam wie mehrere Millisekunden, so wie es durch die Orientierung durch molekulare Drehung aufgrund des elektrischen Vorspannungsfelds bestimmt wird.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine nichtlineare optische Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die nicht mit den vorstehend erwähnten Problemen des Stands der Technik behaftet ist, preiswert in der Herstellung ist und eine hohe Effizienz der Erzeugung harmonischer Wellen hat. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine nichtlineare, optische Vorrichtung mit der Fähigkeit, die harmonische Welle mit einer hohen Ansprechgeschwindigkeit zu modulieren, zur Verfügung zu stellen.
  • Gemäß der Erfindung werden diese Aufgaben durch eine nichtlineare optische Vorrichtung zur Erzeugung von Licht mit einer Winkelfrequenz 2ω aus einfallendem Licht mit einer Winkelfrequenz ω mit Hilfe eines nichtlinearen optischen Effekts gelöst, umfassend: ein Substratkörpermaterial, gebildet durch ein Halbleiter- oder isolierendes Material; ein eingebettetes Element, das in das Substratkörpermaterial eingebettet ist und aus einem Halbleitermaterial mit direktem Übergang oder isolierendem Material, das von dem Material, das das Substratkörpermaterial aufbaut, verschieden ist, gebildet ist, wobei das eingebettete Material eine Bandlücke Eg hat, die kleiner als die Bandlücke des Substratkörpermaterials ist und die Beziehung Eg 2 ω erfüllt, wobei = h/2π und h die Planck- Konstante ist, und wobei mindestens eine der Abmessungen des eingebetteten Elements eine Größe hat, die mit dem Bohr-Radius eines durch die Absorption des in das eingebettete Element einfallenden Lichts erzeugten Exzitons vergleichbar ist; und ein Paar Elektroden zum Anlegen eines elektrischen Vorspannungs-Felds über das Substratkörpermaterial, in das das eingebettete Element eingebettet ist; und eine Energiequelle zum Anschluß eines elektrischen Feldes zwischen den Elektroden.
  • Gemäß der Erfindung werden diese Aufgaben weiter durch eine nichtlineare optische Vorrichtung zur Erzeugung von Licht mit einer Winkelfrequenz 2ω aus einfallendem Licht mit einer Winkelfrequenz ω mit Hilfe eines nichtlinearen optischen Effekts gelöst, umfassend: ein Substratkörpermaterial, das aus einem Halbleiter- oder isolierenden Material gebildet ist; eine Vielzahl eingebetteter Elemente, die in das Substratkörpermaterial eingebettet sind und durch einen Verbindungshalbleiter mit direktem Übergang, der von dem Material, das das Substratkörpermaterial bildet, verschieden ist, gebildet sind, wobei die eingebetteten Elemente eine Bandlücke Eg haben, die kleiner als die Bandlücke des Substratkörpermaterials ist und die Beziehung Eg 2 ω erfüllt, wobei = h/2π und h die Planck-Konstante ist, und wobei mindestens eine der Abmessungen der eingebetteten Elemente eine Größe hat, die ungefähr gleich dem Bohr-Radius eines durch die Absorption des in das eingebettete Element einfallenden Lichts erzeugten Exzitons ist, und die eingebetteten Elemente eine Zusammensetzung des Verbindungs-Halbleiters haben, die schrittweise in einer Richtung variiert, entlang der die eingebetteten Elemente eine Größe haben, die mit dem Bohr-Radius des Exzitons vergleichbar ist, entsprechend der Position von jedem der Elemente in dem Substratkörpermaterial.
  • Die Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann deutlich und klar unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung, die in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen zur Verfügung gestellt wird, in denen:
  • Fig. 1 und 2 schematische Ansichten herkömmlicher Vorrichtungen zur Erzeugung harmonischer Wellen sind;
  • Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht einer nichtlinearen optischen Vorrichtung ist, die die vorliegende Erfindung ausführt;
  • Fig. 4 und 5 Diagramme sind, die die Energiebänder in einem Teil der Potentialtopfstruktur in der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • Fig. 6, 7 und 8 schematische Querschnittsansichten von weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind.
  • Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine erste Ausführungsform der nichtlinearen optischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt, die einen Substratkörper- Halbleiter 1, zusammengesetzt aus undotiertem AlAs, und einen eingebetteten Halbleiter 2, zusammengesetzt aus undotiertem GaAs, zeigt. Der Substratkörper-Halbleiter 1 und der eingebettete Halbleiter 2 sind abwechselnd in mehreren Zyklen unter Aufbau einer Quantentopfstruktur (QWS), die eine der Quanten- Mikroheterostrukturen ist, laminiert. Der eingebettete Halbleiter 2 hat eine Dicke von 12 nm (120 Å), was ungefähr gleich dem Bohr-Radius eines Exzitons in GaAs ist.
  • Der Artikel von J. Khurdin, veröffentlicht in Appl. Phys. Lett. 51 (1987), Seiten 2100 bis 2102, beschreibt eine Vorrichtung mit einem ähnlichen Aufbau. Jedoch ist die Dicke der in diesen Aufbau eingebetteten Schicht nicht vergleichbar mit und ist in der Tat kleiner als der Bohr- Radius eines in dieser Schicht durch Absorption von Licht erzeugten Exzitons.
  • Auf beiden Seiten der Quantentopfstruktur 3 sind jeweils ein p-Bereich 5 und ein n-Bereich 6 für ohmschen Kontakt und Elektroden 51, 52 bereitgestellt. Ladungstrennschichten 7, 8, zusammengesetzt aus undotiertem AlAs, sind bereitgestellt, um die Wanderung von Ladungsträgern von den Bereichen 5, 6 zu der Quantentopfstruktur 3 zu verhindern. Ein elektrisches Vorspannungsfeld wird zwischen den Elektroden 51, 52 mit Hilfe einer Energiequelle 50 angelegt.
  • Das Arbeitsprinzip der vorstehend erklärten Vorrichtung ist wie folgt. Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Energiebänder in einem Teil der in Fig. 3 gezeigten Quantentopfstruktur 3 zeigt, die ein Energieniveau 71 am Boden eines Leitungsbandes; ein Energieniveau 72 an der Oberkante eines Valenzbandes; eine Wellenfunktion 81 eines Elektrons; und eine Wellenfunktion 82 eines positiven Lochs zeigt. Das Potential ist im allgemeinen geneigt, da das elektrische Vorspannungsfeld an die Quantentopfstruktur 3 mit Hilfe der Energiequelle 50 angelegt wird. Folglich sind die Potentiale für das Elektron und für das positive Loch asymmetrisch, und die entsprechenden Wellenfunktionen 81, 82 haben voneinander verschiedene Schwerpunktszentren. Als ein Ergebnis hat das durch den gebundenen Zustand des Elektrons und positiven Lochs definierte Exziton ein großes Dipol-Moment. Dies bedeutet, daß die gesamte Quantentopfstruktur 3 eine große nichtlineare Suszeptibilität χ(2) hat. Zum Beispiel ist der Wert der nichtlinearen Suszeptibilität χ(2) der Quantentopfstruktur 3, die aus GaAs/AlGaAs zusammengesetzt ist, 400-mal so groß wie der von LiNbO&sub3;, oder 5000- mal so groß wie der von KDP.
  • Wenn eine beispielsweise von einem Halbleiterlaser 4 emittierte Grundwelle 10 mit einer Winkelfrequenz ω wie in Fig. 3 gezeigt (unter Erfüllung der Beziehung 2 ω Eg, wobei Eg die Bandlücke des eingebetteten Halbleiters 2 ist, = h/2π und h die Planck-Konstante ist) durch die Quantentopfstruktur 3 durchgeht, wird ein Teil der Grundwelle 10 als eine transmittierte Welle 11 mit der Winkelfrequenz ω transmittiert, aber der verbleibende Teil wird in eine harmonische Welle 12 mit einer Winkelfrequenz 2ω verwandelt. Die Umwandlung wird sehr effizient durchgeführt, da die Umwandlungseffizienz proportional zu dem Quadrat der nichtlinearen Suszeptibilität χ(2) ist.
  • In der vorstehenden Ausführungsform ist die Vorrichtung aus GaAs und AlAs gebildet, aber es ist auch möglich, AlxGa1-xAs für die Halbleiter 1, 2 und die Schichten 7, 8 zu verwenden. Der Brechungsindex der Quantentopfstruktur 3 wird größer als der der Schichten 7, 8, wenn der Durchschnittswert von x der Quantentopfstruktur 3 kleiner als der der Schichten 7, 8 ausgewählt wird. In dieser Weise bildet die gesamte Quantentopfstruktur 3 eine Wellenleiterstruktur, wodurch das Licht in ihr eingeschlossen wird und seine Konzentration vergrößert wird und ferner die Effizienz der Erzeugung der harmonischen Welle 12 vergrößert wird. Dasselbe ist auf von AlxGa1-xAs verschiedene Materialien anwendbar, so lange die Zusammensetzung so ausgewählt wird, daß der Brechungsindex der Quantentopfstruktur 3 größer als der der Schichten 7, 8 wird. Auch kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, da sie aus einem Verbindungshalbleiter zusammensetzbar ist, monolithisch mit einer lichtemittierenden Vorrichtung wie einem Halbleiterlaser 4, der ähnlich aus einem Verbindungs-Halbleiter zusammengesetzt ist, auf demselben Substrat gebildet sein.
  • In der vorstehenden Ausführungsform wird das asymmetrische Potential durch ein extern angelegtes elektrisches Vorspannungsfeld realisiert, aber solch ein asymmetrisches Potential kann auch realisiert werden, indem man lokal die Zusammensetzung des eingebetteten Halbleiters variiert. Fig. 5 zeigt die Energieniveaus 71, 72 in solch einer Ausführungsform. In dieser Ausführungsform ist der Substratkörperhalbleiter 1 aus AlAs zusammengesetzt, während der eingebettete Halbleiter 2 eine schrittweise variierende Zusammensetzung von (InAs)1-x(GaAs)x bis (GaSb)1-y(GaAs)y in der Dickenrichtung hat, so daß das Energieniveau 71 an dem Boden des Leitungsbands und das Energieniveau 72 an der Oberkante des Valenzbands in dem eingebetteten Halbleiter 2 geneigt sind. Folglich haben die Wellenfunktionen 81, 82 für die Elektronen und für die positiven Löcher voneinander verschiedene Schwerpunktszentren, so daß die harmonische Welle 12 mit einer hohen Effizienz wie in der vorstehenden Ausführungsform erzeugt werden kann. Solch eine Struktur läßt zu, daß man ohne die Energiequelle 50 und die Elektroden 51, 52, die in Fig. 3 gezeigt sind, auskommt, da das Anlegen des elektrischen Vorspannungsfelds nicht länger notwendig ist. Die Variation der Zusammensetzung kann beispielsweise durch ein "versetzt angeordnetes Übergitter vom Typ II" (" type II staggered superlattice"), von dem L. Esaki in IEEE J. Quantum Electronics, QE-22, P1611 (1986) berichtet, erreicht werden.
  • Fig. 6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine zweite Ausführungsform der nichtlinearen optischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei dieselben Komponenten wie diejenigen in Fig. 3 durch dieselben Zahlen dargestellt sind und nicht weiter erklärt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Quanten- Mikroheterostruktur anstelle aus der vorstehend erklärten Quantentopfstruktur 3 aus einer Quantenpunktstruktur 13 (QD) zusammengesetzt, die aus ZnSe-Teilchen 22 mit einer Größe von ungefähr 5 nm (50 Å) zusammengesetzt sind, die in einem Glas 21 als einem Substratkörper eingebettet sind. Auch in der vorliegenden Erfindung kann die harmonische Welle 12 mit einer hohen Effizienz durch ein elektrisches Vorspannungsfeld erzeugt werden, das mit Hilfe der Energiequelle 50 angelegt wird.
  • Fig. 7 ist eine schematische Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform der nichtlinearen optischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei dieselben Komponenten wie diejenigen von Fig. 3 durch dieselben Zahlen dargestellt sind und nicht weiter erklärt werden.
  • Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform aufgrund der Anwesenheit eines Modulators 53 zum Modulieren des elektrischen Vorspannungsfelds, das mit Hilfe der Energiequelle 50 angelegt wird. Der Modulator 53 kann beispielsweise aus einem gewöhnlichen Schalter zusammengesetzt sein. Das Ein- und Ausschalten des elektrischen Vorspannungsfeldes durch den Modulator 53 verändert die nichtlineare Suszeptibilität χ(2), wodurch die harmonische Welle 12 mit einer Ansprechgeschwindigkeit kürzer als einer Pikosekunde, wie vorstehend erklärt, moduliert wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist die tatsächliche Ansprechgeschwindigkeit durch die RC-Zeitkonstante in dem Schaltkreis bestimmt, und sie kann tatsächlich bis zu der Größenordnung einer Pikosekunde verringert werden. Auch kann in der vorliegenden Ausführungsform die Quantentopfstruktur 3 durch eine Quantenpunktstruktur 13, wie in Fig. 6 gezeigt, ersetzt werden.
  • Fig. 8 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine vierte Ausführungsform der nichtlinearen optischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei dieselben Komponenten wie diejenigen in Fig. 8 durch dieselben Zahlen dargestellt sind und nicht weiter erklärt werden.
  • Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform aufgrund der Anwesenheit eines Filters 54 zum selektiven Abtrennen der harmonischen Welle 12 an der Ausgangsseite der Quantentopfstruktur 3. Der Filter 54 kann aus einem Farbglas, einem mit vielen Schichten beschichteten Glas oder einem Beugungsgitter zusammengesetzt sein. Der Filter 54 ist so entworfen, daß er die harmonische Welle 12 mit der Winkelfrequenz 2ω durchläßt, aber die transmittierte Welle 11 mit der Winkelfrequenz ω auffängt. Folglich emittiert die Vorrichtung nur die harmonische Welle 12', und es wird möglich gemacht, den Einfluß der transmittierten Welle 11 bei der Verwendung der harmonischen Welle 12' zu verhindern. Auch kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Quantentopfstruktur 3 durch die Quantenpunktstruktur 13, wie in Fig. 6 gezeigt, ersetzt werden. Auch kann die Zusammensetzung des eingebetteten Halbleiters 2 schrittweise wie in Fig. 5 gezeigt variiert werden. Darüberhinaus läßt die Verwendung eines Modulators 53, wie in Fig. 7 gezeigt, zu, daß man die modulierte harmonische Welle nur von der Vorrichtung erhält.
  • Zusätzlich zu den vorstehenden Ausführungsformen unterliegt die vorliegende Erfindung zahlreichen Modifikationen. Beispielsweise kann zusätzlich zu der vorstehend erklärten Quantentopf struktur 3 und der vorstehend erklärten Quantenpunktstruktur 13 eine Quantendrahtstruktur (QL) als die Quanten-Mikroheterostruktur angenommen werden. Solch eine Quantenpunktstruktur 13 oder Quantendrahtstruktur stellen eine nichtlineare Suszeptibilität χ(2) bereit, die größer ist als die, die mit der Quantentopfstruktur erhältlich ist. Auch sind die die Vorrichtung aufbauenden Materialien nicht auf diejenigen beschränkt, die in den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben sind, sondern sie können beispielsweise aus Halbleitern der Gruppe II-VI zusammengesetzt sein. Die vorliegende Erfindung umfaßt all diese Modifikationen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche.
  • Wie vorstehend detailliert erklärt, stellt die nichtlineare optische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, in der asymmetrische Potentiale zu der Quanten-Mikroheterostruktur gegeben werden, die folgenden Vorteile bereit:
  • i) Erzeugung einer harmonischen Welle 12 mit einer hohen Effizienz;
  • ii) daß sie monolithisch in Kombination mit einer lichtemittierenden Vorrichtung gebildet sind; und
  • iii) daß sie preiswerte Herstellung ermöglichen. Auch ermöglicht die vorliegende Erfindung, wenn sie auf einen nichtlinearen Licht-Modulator angewendet wird, Modulation mit einer hohen Ansprechgeschwindigkeit.

Claims (12)

1. Nichtlineare optische Vorrichtung zur Erzeugung von Licht (12) mit einer Winkelfrequenz 2ω aus einfallendem Licht (10) mit einer Winkelfrequenz ω mit Hilfe eines nichtlinearen optischen Effekts, umfassend:
ein Substratkörpermaterial (1), gebildet durch ein Halbleiter- oder isolierendes Material;
ein eingebettetes Element (2), das in das Substratkörpermaterial (1) eingebettet ist und aus einem Halbleitermaterial mit direktem Übergang oder isolierenden Material, das von dem Material, das das Substratkörpermaterial (1) bildet, verschieden ist, gebildet ist, wobei das eingebettete Element (2) eine Bandlücke Eg hat, die kleiner als die Bandlücke des Substratkörpermaterials ist und die Beziehung Eg 2 ω erfüllt, wobei = h/2π und h die Planck-Konstante ist, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens eine der Abmessungen des eingebetteten Elements eine Größe hat, die mit dem Bohr-Radius eines durch die Absorption des in das eingebettete Element (2) einfallenden Lichts (10) erzeugten Exzitons vergleichbar ist; und daß sie ein Paar Elektroden (51, 52) zum Anlegen eines elektrischen Vorspannungs-Felds über das Substratkörpermaterial (1) umfaßt, in das das eingebettete Element (2) eingebettet ist; und
eine Energiequelle (50) zum Anschluß eines elektrischen Feldes zwischen den Elektroden (51, 52).
2. Nichtlineare optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Elektron und das positive Loch, die das Exziton in dem eingebetteten Element (2) definieren, mit einem asymmetrischen Energiebandpotential (71, 72) in solch einer Weise ausgestattet sind, daß die Wellenfunktionen (81, 82) des Elektrons und des positiven Lochs voneinander verschiedene Schwerpunktszentren haben.
3. Nichtlineare optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, ferner umfassend einen Modulator (52) zum Modulieren des durch die Energiequelle (50) zugeführten elektrischen Felds.
4. Nichtlineare optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, ferner umfassend einen Filter (54), um nur das Licht (12) mit der Winkelfrequenz 2ω durchzulassen.
5. Nichtlineare optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, ferner umfassend zwei Schichten (7, 8), die das Substratkörpermaterial (1) sandwichartig umgeben und einen Brechungsindex haben, der niedriger als der des Substratkörpermaterials (1) ist.
6. Nichtlineare optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das eingebettete Element (2) durch eine Vielzahl von Schichten jeweils mit einer Dicke ungefähr gleich dem Bohr-Radius des Exzitons gebildet ist und die Vielzahl der Schichten abwechselnd mit einer Vielzahl von durch das Substratkörpermaterial (1) gebildeten Schichten laminiert ist.
7. Nichtlineare optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das eingebettete Element (22) durch eine Vielzahl von punktartigen Teilchen jeweils mit einer Größe, die ungefähr gleich dem Bohr-Radius des Exzitons ist, gebildet ist und die Vielzahl von punktartigen Teilchen in dem Substratkörper (21) fein verteilt ist.
8. Nichtlineare optische Vorrichtung zum Erzeugen von Licht (12) mit einer Winkelfrequenz 2ω aus einfallendem Licht (10) mit einer Winkelfrequenz ω mit Hilfe eines nichtlinearen optischen Effekts, umfassend:
ein Substratkörpermaterial (1), gebildet durch ein Halbleiter- oder isolierendes Material;
eine Vielzahl eingebetteter Elemente (2), die in das Substratkörpermaterial (1) eingebettet sind und aus einem Halbleitermaterial mit direktem Übergang oder isolierendem Material, das von dem Material, das das Substratkörpermaterial (1) bildet, verschieden ist, gebildet sind, wobei die eingebetteten Elemente (2) eine Bandlücke Eg haben, die kleiner als die Bandlücke des Substratkörpermaterials ist und die Beziehung Eg 2 ω erfüllt, wobei = h/2π und h die Planck-Konstante ist und die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens eine der Abmessungen der eingebetteten Elemente eine Größe hat, die ungefähr gleich dem Bohr-Radius eines durch die Absorption des in die eingebetteten Elemente (2) einfallenden Lichts (10) erzeugten Exzitons ist und die eingebetteten Elemente eine Zusammensetzung aus dem Verbindungs-Halbleiter haben, die schrittweise in einer Richtung variiert, entlang der die eingebetteten Elemente (2) eine Größe haben, die mit dem Bohr-Radius des Exzitons vergleichbar ist, entsprechend der Position von jedem der Elemente (2) in dem Substratkörpermaterial (1).
9. Nichtlineare optische Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner umfassend einen Filter (54), um nur das Licht (12) mit der Winkelfrequenz 2ω durchzulassen.
10. Nichtlineare optische Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner umfassend zwei Schichten (7, 8), die das Substratkörpermaterial (1) sandwichartig umgeben und einen Brechungsindex haben, der niedriger als der des Substratkörpermaterials (1) ist.
11. Nichtlineare optische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl der eingebetteten Elemente (2) durch eine Vielzahl von Schichten jeweils mit einer Dicke ungefähr gleich dem Bohr-Radius des Exzitons gebildet ist, wobei die Vielzahl der Schichten abwechselnd mit einer Vielzahl von durch das Substratkörpermaterial (1) gebildeten Schichten laminiert ist.
12. Nichtlineare optische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl der eingebetteten Elemente (22) durch eine Vielzahl von punktartigen Teilchen jeweils mit einer Größe, die ungefähr gleich dem Bohr-Radius des Exzitons ist, gebildet ist und die Vielzahl von punktartigen Teilchen in dem Substratkörpermaterial (21) fein verteilt ist.
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