JPH06317819A - Nonlinear optical material, nonlinear optical waveguide element and method for forming the same - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide a nonlinear optical material and nonlinear optical waveguide element with the waveguide shape of optimum design formed easily and precisely as designed, capable of efficiently confining light and hence capable of producing secondary and tertiary optical effects. CONSTITUTION:A nonlinear optical material contg. a photochromic compd. in a nonlinear optical substance is applied on a substrate to form a thin film. A pattern consisting of a section in which the photoisomerizable photochromic compd. is predominantly distributed and a section in which the non- photoisomerizable photochromic compd. is predominantly distributed is formed on the thin film, a nonlinear optical waveguide element obtained by forming a nonlinear optical waveguide in the section in which the photoisomerizable compd. is predominantly distributed and the thin film are irradiated with a patterned light to photoisomerize the photochromic compd. contained in the material, and a nonlinear optical waveguide element having a nonlinear optical waveguide is formed in the irradiated section.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光集積回路等に利用さ
れる非線形光学材料、非線形光導波路素子、及び非線形
光導波路素子の形成法に関し、詳しくは、簡単な操作に
て非線形光導波路素子等の非線形光学素子に活用し得る
非線形光学材料、光を効率的に閉じ込めることが可能
で、光導波路の配置精度及び形状精度が優れていて、効
率的に二次及び三次の非線形光学効果を発現し得る非線
形光導波路素子及び上記非線形光学材料を用いて上記非
線形光導波路素子を形成する操作が容易で安価な非線形
光導波路素子の形成法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-linear optical material used in an optical integrated circuit, a non-linear optical waveguide element, and a method for forming the non-linear optical waveguide element. Non-linear optical materials that can be used for such non-linear optical elements, can efficiently confine light, and have excellent optical waveguide placement accuracy and shape accuracy, and efficiently exhibit secondary and tertiary nonlinear optical effects. The present invention relates to a possible non-linear optical waveguide element and a method for forming the non-linear optical waveguide element using the above-mentioned non-linear optical material, which is easy and inexpensive to form.

【０００２】[0002]

【従来の技術】非線形光学効果とは、外部強電界により
誘起される原子や分子の分極において、非線形分極が無
視できなくなった結果生じる光学効果をいう。例えば、
２次の非線形光学効果ではポッケルス効果、パラメトリ
ック発振、第２次高調波発生（ＳＨＧ）等が、また、３
次の非線形光学効果ではカー効果、静電誘導ＳＨＧ、第
３次高調波発生（ＴＨＧ）、光強度による屈折率の変化
などが知られている。２次非線形光学効果は、波長変換
（ＳＨＧ）素子、電気光学変調器等に、３次の非線形光
学効果は、波長変換（ＴＨＧ）素子、高速光シャッター
光演算、光双安定性素子、光スイッチング等への応用が
可能である。2. Description of the Related Art Non-linear optical effect refers to an optical effect resulting from non-negligible non-linear polarization in atomic or molecular polarization induced by an external strong electric field. For example,
In the second-order nonlinear optical effect, Pockels effect, parametric oscillation, second harmonic generation (SHG), etc.
Kerr effect, electrostatic induction SHG, third harmonic generation (THG), and change in refractive index due to light intensity are known as the following nonlinear optical effects. The second-order nonlinear optical effect is used for wavelength conversion (SHG) elements, electro-optic modulators, etc. The third-order nonlinear optical effect is used for wavelength conversion (THG) elements, high-speed optical shutter light calculation, optical bistable elements, and optical switching. Etc. can be applied.

【０００３】非線形光学効果を有する物質（以下、「非
線形光学材料」と称する。）としては、従来から、燐酸
二水素化カリウム（ＫＤＰ）やニオブ酸リチウム(LiNbO
₃)等の無機強誘導電体が知られ(Landolt-Bormstein New
Series;Ｇroup III,Crystaland Solid State Physics,
Vol 12)、光周波数逓倍素子として実用化されている。
（新版レーザーハンドブック、第432 頁〜第440 頁、朝
倉書店） しかし、これらの無機強誘電体より大きい非線形光学応
答を示す２−メチル−４−ニトロアリニン（ＭＮＡ）が
1979年に、ビー・エフ・ルバイン（B. F. Levine）らに
よって発見されて以来、有機非線形光学材料の研究開発
が積極的に行われている。有機非線形光学材料が、無機
強誘電体より大きい非線形光学定数、速い非線形光学応
答や高い破壊しきい値等が期待できることの他、分子設
計やデバイス化の多様性を有するという利点を有し、将
来のオプトエレクトロニクス分野の基幹材料として注目
されている。As a substance having a non-linear optical effect (hereinafter referred to as "non-linear optical material"), potassium dihydrogen phosphate (KDP) and lithium niobate (LiNbO) have hitherto been used.
₃ ) Inorganic strong induction body is known (Landolt-Bormstein New
Series; Group III, Crystaland Solid State Physics,
Vol 12), which has been put to practical use as an optical frequency multiplier.
(Laser Edition Handbook, pp. 432-440, Asakura Shoten) However, 2-methyl-4-nitroalinine (MNA), which exhibits a nonlinear optical response larger than those of inorganic ferroelectrics,
Since its discovery in 1979 by BF Levine et al., Research and development of organic nonlinear optical materials have been actively conducted. Organic nonlinear optical materials are expected to have nonlinear optical constants larger than inorganic ferroelectrics, fast nonlinear optical response, high breakdown threshold, etc., and also have the advantage of having a variety of molecular designs and devices, Is attracting attention as a key material in the optoelectronics field.

【０００４】実際、ＭＮＡ、１−（４−ニトロフェニ
ル）−３，５−ジメチルピラゾール（ＤＭＮＰ）、２−
（２，２−ジシアノビニル）アニソール（ＤＩＶＡ）や
４’−ニトロベンジリデン−３−アセトアミノ−４−メ
トキシアニリン（ＭＮＢＡ）から得られるバルク単結晶
は波長変換材料として用いられている。それらの材料を
ファイバー型やスラブ型光導波路に加工して、光周波数
逓倍素子として試作されている。（光機能材料、第41頁
〜第105 頁、共立出版） また、４−（Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−エチ
ル）−アミノ−４’−ニトロアゾベンゼン（ＤＲ１）を
メタクリル酸エステルの側鎖に導入し、印加電場によっ
て配向させることにより発現するポッケルス効果を用い
た電気光学変調器の試作が、報告されている。さらに、
大きな三次の非線形光学効果を示すポリジアセチレンを
スラブ型光導波路に応用し、光スイッチング素子へ展開
した例も示されている。In fact, MNA, 1- (4-nitrophenyl) -3,5-dimethylpyrazole (DMNP), 2-
A bulk single crystal obtained from (2,2-dicyanovinyl) anisole (DIVA) or 4'-nitrobenzylidene-3-acetamino-4-methoxyaniline (MNBA) is used as a wavelength conversion material. These materials are processed into fiber-type or slab-type optical waveguides, and prototyped as optical frequency multiplication elements. (Optical functional material, pp. 41 to 105, Kyoritsu Shuppan) In addition, 4- (N- (2-hydroxyethyl) -N-ethyl) -amino-4'-nitroazobenzene (DR1) was used as a methacrylate ester. A prototype of an electro-optic modulator using the Pockels effect introduced by introducing it into a side chain and orienting it by an applied electric field has been reported. further,
An example is also shown in which polydiacetylene, which exhibits a large third-order nonlinear optical effect, is applied to a slab type optical waveguide and applied to an optical switching element.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】一般に、非線形光学効
果を示す材料を用いて、光素子を作成する場合には、光
導波路を構築する必要がある。また、できるだけ少ない
光エネルギーで、効率的に非線形光学効果を発現させる
ためには、光導波路内に、光を３次元的に閉じ込めなけ
ればならない。しかしながら、上記のようなスラブ型光
導波路では、基板上の膜厚方向に、光は閉じ込められて
いるが、膜面内での閉じ込みは達成されていない。光を
三次元的に閉じ込めた系を達成するために、パターニン
グされたチャネル型光導波路をリソグラフィー法により
作成する工程が、実用上必要不可欠である。Generally, when an optical element is formed by using a material exhibiting a nonlinear optical effect, it is necessary to construct an optical waveguide. Further, in order to efficiently develop the nonlinear optical effect with the light energy as small as possible, the light must be three-dimensionally confined in the optical waveguide. However, in the slab type optical waveguide as described above, the light is confined in the film thickness direction on the substrate, but the confinement within the film surface is not achieved. In order to achieve a system in which light is three-dimensionally confined, a step of forming a patterned channel type optical waveguide by a lithographic method is essential in practice.

【０００６】一般には、ホトレジストや電子線レジスト
を使用したレジスト法によりパターン化光導波路の作成
が実施されている。その場合、マスクを用いた光または
電子線の露光後に、現像、乾燥工程が必須である。その
ような現像、乾燥工程を経て作成された光導波路は、エ
ッチング不良、処理時の変形等の原因により設計された
所望の形、寸法と大きく異なることがある。そのような
光導波路には、光を効率的に閉じ込めることが困難であ
り、有効な非線形光学効果を発現させることができない
ため、優れた光素子が実現していないのが実情である。Generally, a patterned optical waveguide is manufactured by a resist method using a photoresist or an electron beam resist. In that case, development and drying steps are essential after exposure to light or an electron beam using a mask. The optical waveguide formed through such development and drying steps may be greatly different from the designed desired shape and size due to causes such as etching failure and deformation during processing. In such an optical waveguide, it is difficult to efficiently confine light, and it is not possible to exhibit an effective nonlinear optical effect. Therefore, in reality, an excellent optical element has not been realized.

【０００７】本発明は，上記課題を解決し、設計通りの
理想的な導波路形状が容易かつ精確に達成されることに
よって光を効率的に閉じ込めることができ、効率的に二
次及び三次の非線形光学効果を発現させることが可能な
非線形光学材料、非線形光導波路素子及び非線形光導波
路素子の形成法を提供することを目的とするものであ
る。The present invention solves the above-mentioned problems, and by achieving the ideal waveguide shape as designed easily and accurately, light can be efficiently confined, and the secondary and tertiary beams can be efficiently confined. It is an object of the present invention to provide a non-linear optical material, a non-linear optical waveguide element and a method for forming the non-linear optical waveguide element, which are capable of exhibiting the non-linear optical effect.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記問題
点に鑑みて鋭意検討した結果、フォトクロミック化合物
を溶解、分散配合（混合）、包接化、造塩結合あるいは
化学結合した非線形光学物質あるいはこれらと結合剤、
分散媒等の配合剤を配合してなる組成物（以後、「フォ
トクロミック非線形光学素材」と称する。）を用いるこ
とで、上記目的を達成し、光変調特性、光スイッチング
特性及び光双安定性の優れた非線形光導波路素子が得ら
れることを見出し，本発明に到達した。DISCLOSURE OF THE INVENTION As a result of intensive studies made by the present inventors in view of the above problems, nonlinear optics in which a photochromic compound is dissolved, dispersed and compounded (inclusion), clathrate, salt-bonded or chemically-bonded Substances or these and binders,
By using a composition containing a compounding agent such as a dispersion medium (hereinafter referred to as “photochromic nonlinear optical material”), the above-mentioned object is achieved, and optical modulation characteristics, optical switching characteristics and optical bistability are achieved. The inventors have found that an excellent nonlinear optical waveguide device can be obtained and have reached the present invention.

【０００９】すなわち，本発明は、フォトクロミック化
合物を非線形光学物質中に含有することを特徴とする非
線形光学材料を要旨とするものであり、また、フォトク
ロミック化合物を含有する非線形光学物質からなる薄膜
が基板上に形成されており、上記薄膜において光異性化
状態のフォトクロミック化合物が支配的に分布する区画
と非光異性化状態のフォトクロミック化合物が支配的に
分布する区画との区分された２区画よりなるパターンが
形成されており、光異性化状態のフォトクロミック化合
物が支配的に分布する区画にて非線形光導波路が構成さ
れてなることを特徴とする非線形光導波路素子を要旨と
するものであり、さらに上記の非線形光学材料に、区画
パターン化した光を照射して、同材料中に含有するフォ
トクロミック化合物を光異性化状態に変異化し、被照射
区画に非線形光導波路を形成することを特徴とする上記
非線形光導波路素子の形成法を要旨とするものである。That is, the present invention is based on a nonlinear optical material characterized by containing a photochromic compound in a nonlinear optical material, and a thin film made of the nonlinear optical material containing the photochromic compound is a substrate. A pattern formed on the above-mentioned thin film, comprising two compartments, a compartment in which the photochromic compound in the photoisomerization state is predominantly distributed and a compartment in which the photochromic compound in the non-photoisomerization state is predominantly distributed. Is formed, the non-linear optical waveguide element is characterized in that the non-linear optical waveguide is configured in a section in which the photochromic compound in the photoisomerization state is predominantly distributed, and the above A non-linear optical material is irradiated with compartment-patterned light, and the photochromic compound contained in the material is irradiated. Was mutated to photoisomerization state, it is an gist formation method of the nonlinear optical waveguide device characterized by forming the nonlinear optical waveguide in the irradiated sections.

【００１０】以下，本発明を詳細に説明する。本発明の
非線形光学材料は、フォトクロミック化合物を非線形光
学物質中に含有する光学材料であり、このフォトクロミ
ック化合物としては、すべての従来公知のフォトクロミ
ック性を有する化合物が使用できるが、特に長期安定性
に優れたものとしては、非可逆性フォトクロミック化合
物すなわち光異性化状態が熱によって初期状態に戻らな
い化合物が好ましい。この例としては、下記のようなス
ピロピラン誘導体、フルギド誘導体、及びジアリールエ
テン誘導体が好適に用いられる。スピロピラン誘導体と
しては、下記の化学式［１］で表される化合物等が挙げ
られる。The present invention will be described in detail below. The non-linear optical material of the present invention is an optical material containing a photochromic compound in a non-linear optical substance, and as the photochromic compound, all conventionally known compounds having photochromic properties can be used, but particularly excellent long-term stability Of these, irreversible photochromic compounds, that is, compounds whose photoisomerization state does not return to the initial state by heat, are preferable. As this example, the following spiropyran derivatives, fulgide derivatives, and diarylethene derivatives are preferably used. Examples of the spiropyran derivative include compounds represented by the following chemical formula [1].

【００１１】[0011]

【化１】 [Chemical 1]

【００１２】[ 式中、Ｒ₁ は、アルキル基を表し、
Ｒ₂ 、Ｒ₃ は、それぞれ水素原子、アルキル基、ケトア
ルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、アルカノイルオキ
シメチル基、ハロゲン原子を表す。][Wherein R ₁ represents an alkyl group,
R ₂ and R ₃ represent a hydrogen atom, an alkyl group, a ketoalkyl group, an alkoxy group, a nitro group, an alkanoyloxymethyl group and a halogen atom, respectively. ]

【００１３】さらに好ましくは、紫外線照射により得ら
れるメロシアニン構造が、ＪおよびＨ会合体を生成する
ものである。それらの例としては、１’−オクタデシル
−３’，３’−ジメチル−６−ニトロ−８−[ ドコサノ
イルメチル] スピロ[ ２Ｈ−１−ベンゾピラン−２，
２’−インドリン] 、及び１’，３’，３’−トリメチ
ル−５’−ヘキシル−６−ニトロ−８−[ ドコサノイル
メチル] スピロ[ ２Ｈ−１−ベンゾピラン−２，２’−
インドリン] 等が挙げられる。フルギド誘導体として
は、下記の化学式［２］、［３］又は［４］で表される
化合物等が挙げられる。More preferably, the merocyanine structure obtained by irradiation with ultraviolet rays forms J and H aggregates. Examples thereof include 1'-octadecyl-3 ', 3'-dimethyl-6-nitro-8- [docosanoylmethyl] spiro [2H-1-benzopyran-2,
2'-indoline], and 1 ', 3', 3'-trimethyl-5'-hexyl-6-nitro-8- [docosanoylmethyl] spiro [2H-1-benzopyran-2,2'-
Indoline] and the like. Examples of the fulgide derivative include compounds represented by the following chemical formula [2], [3] or [4].

【００１４】[0014]

【化２】 [Chemical 2]

【００１５】[ 式中、Ｚ₁ は酸素、硫黄またはＮ−Ｒ₁₀
（Ｒ₁₀は水素原子、アルキル基、アリール基またはアラ
ルキル基を表す。）を表し、Ｙ₁ は酸素またはＮ−Ｒ₁₁
（Ｒ₁₁は水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキ
ル基またはアシル基を表す。）を表し、Ｒ₄ 、Ｒ₅ 、Ｒ
₆ 、Ｒ₇ 、Ｒ₈ 、Ｒ₉ は、それぞれ水素原子、アルキル
基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アリー
ルオキシ基、アミノ基、ピロリル基、チエニル基、フリ
ル基またはハロゲン原子を表す。][Wherein Z ₁ is oxygen, sulfur or NR ₁₀
(R ₁₀ represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or an aralkyl group.) And Y ₁ is oxygen or NR _11.
(R ₁₁ represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an acyl group), and R ₄ , R ₅ and R
₆ , R ₇ , R ₈ and R ₉ each represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an amino group, a pyrrolyl group, a thienyl group, a furyl group or a halogen atom. ]

【００１６】[0016]

【化３】 [Chemical 3]

【００１７】[ 式中、Ｙ₂ は酸素またはＮ−Ｒ₁₆（Ｒ₁₆
は水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基ま
たはアシル基を表す。）を表し、Ｒ₁₂、Ｒ₁₃、Ｒ₁₄、Ｒ
₁₅は、それぞれ水素原子、アルキル基、アリール基、ア
ラルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ
基、ピロリル基、チエニル基、フリル基またはハロゲン
原子を表し、Ａ₁ は、窒素またはＣ−Ｒ₁₇（Ｒ₁₇は水素
原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコ
キシ基、アリールオキシ基、アミノ基、ピロリル基、チ
エニル基、フリル基またはハロゲン原子を表す。）を表
し、Ａ₂ は、窒素またはＣ−Ｒ₁₈（Ｒ₁₈は水素原子、ア
ルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、
アリールオキシ基、アミノ基、ピロリル基、チエニル
基、フリル基またはハロゲン原子を表す。）を表し、Ａ
₃ は、酸素、硫黄またはＮ−Ｒ₁₉（Ｒ₁₉は水素原子、ア
ルキル基、アリール基、アラルキル基、アリールオキシ
基またはアシル基を表す。）を表す。][Wherein Y ₂ is oxygen or N—R ₁₆ (R ₁₆
Represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an acyl group. ), R ₁₂ , R ₁₃ , R ₁₄ , R
₁₅ represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an amino group, a pyrrolyl group, a thienyl group, a furyl group or a halogen atom, and A ₁ represents nitrogen or C—R ₁₇ (R ₁₇ represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an amino group, a pyrrolyl group, a thienyl group, a furyl group or a halogen atom.), A ₂ is nitrogen or C-R ₁₈ (R ₁₈ is a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group,
It represents an aryloxy group, an amino group, a pyrrolyl group, a thienyl group, a furyl group or a halogen atom. ), A
₃ represents oxygen, sulfur or NR ₁₉ (R ₁₉ represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an aryloxy group or an acyl group). ]

【００１８】[0018]

【化４】 [Chemical 4]

【００１９】[ 式中、Ｚ₂ は酸素、硫黄またはＮ−Ｒ₂₄
（Ｒ₂₄は水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキ
ル基またはアシル基を表す。）を表し、Ｒ₂₀、Ｒ₂₁、Ｒ
₂₂、Ｒ₂₃は、それぞれ水素原子、アルキル基、アリール
基、アラルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、
アミノ基、ピロリル基、チエニル基、フリル基またはハ
ロゲン原子を表す。）を表し、Ｙ₃ は酸素またはＮ−Ｒ
₂₅（Ｒ₂₅は水素原子、アルキル基、アリール基、アラル
キル基またはアシル基を表す。）を表し、環Ａは炭化水
素芳香環または置換炭化水素芳香環を表す。]ジアリー
ルエテン誘導体としては、下記の化学式［５］又は
［６］で表される化合物等が挙げられる。[Wherein Z ₂ is oxygen, sulfur or NR ₂₄
(R ₂₄ represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an acyl group), and R ₂₀ , R ₂₁ and R
₂₂ and R ₂₃ are each a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group,
It represents an amino group, a pyrrolyl group, a thienyl group, a furyl group or a halogen atom. ), Y ₃ is oxygen or NR
₂₅ (R ₂₅ represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an acyl group), and Ring A represents a hydrocarbon aromatic ring or a substituted hydrocarbon aromatic ring. Examples of the diarylethene derivative include compounds represented by the following chemical formula [5] or [6].

【００２０】[0020]

【化５】 [Chemical 5]

【００２１】[0021]

【化６】 [Chemical 6]

【００２２】[ ［５］又は［６］式中、Ｚ₃ は酸素、硫
黄またはＮ−Ｒ₂₉（Ｒ₂₉は水素原子、アルキル基、アリ
ール基、アラルキル基またはアシル基を表す。）を表
し、Ｙ₄ は、シアノ基または無水カルボン酸基を表し、
Ｒ₂₆、Ｒ₂₇は、それぞれ水素原子、アルキル基、アリー
ル基、アラルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ
基、アミノ基、ピロリル基、チエニル基、フリル基また
はハロゲン原子を表し、Ｒ₂₈はメチル基を表す。]In the formula [5] or [6], Z ₃ represents oxygen, sulfur or N—R ₂₉ (R ₂₉ represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group or an acyl group), Y ₄ represents a cyano group or a carboxylic acid anhydride group,
R ₂₆ and R ₂₇ each represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an amino group, a pyrrolyl group, a thienyl group, a furyl group or a halogen atom, and R ₂₈ represents a methyl group. Represent ]

【００２３】本発明のフォトクロミック化合物は、光異
性化状態にて非線形光学効果を発現する物質、発現しな
い物質いずれでも用いることができるが、相乗効果の点
で前者のが好ましい。また、特殊な用途においては、ア
ゾベンゼン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルメ
タン誘導体、スピロナフトオキサジン誘導体、フェナン
スレン誘導体等のような光異性化状態から正常状態への
戻り速度が比較的大きいフォトクロミック化合物でも使
用することができる。The photochromic compound of the present invention can be used either as a substance which exhibits a non-linear optical effect in the photoisomerization state or as a substance which does not exhibit it, but the former is preferred in terms of synergistic effect. For special applications, it is also used for photochromic compounds such as azobenzene derivatives, stilbene derivatives, triphenylmethane derivatives, spironaphthoxazine derivatives, phenanthrene derivatives, etc. that have a relatively high rate of return from the photoisomerization state to the normal state. be able to.

【００２４】本発明の非線形光学物質は、従来公知の全
ての非線形光学物質が使用できる。例えば、これらの例
としては、燐酸二水素化カリウム、ニオブ酸リチウム、
ガリウム砒素、インジュウム燐、硼酸バリウム等の無機
系非線形物質が挙げられ、有機系非線形物質としてはπ
共役系に電子受容基と電子供与基を結合させた化合物が
挙げられる。これらの有機系非線形物質の具体例として
は、２−メチル−４−ニトロアニリン（ＭＮＡ）、１−
（４−ニトロフェニル）３，５−ジメチルピラゾール
（ＤＭＮＰ）、２−（２，２−ジシアノビニル）アニソ
ール（ＤＩＶＡ）、４^' −ニトロベンジリデン−３−ア
セトアミノ−４−メトキシアニリン（ＭＮＢＡ）等の化
合物、あるいは４−（Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−
Ｎ−チエル）−アミノ−４^' −ニトロアゾベンゼン（Ｄ
ＲＩ）等の有機非線形物質をメタクリル酸エステル等の
透明性高分子の側鎖に導入した高分子物質とか、電子受
容基や電子供与基を結合したポリエン誘導体、ポリイン
誘導体、ポイジイン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポ
リジアセチレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導
体、ポリアニリン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリ
ピロール誘導体、アゾベンゼン誘導体、アゾメチン誘導
体、スチルベン誘導体、アリールメチン誘導体、ビフェ
ニル誘導体、イソチアナフテン誘導体、フタロシアニン
誘導体、ポリフィリン誘導体等の高分子物質が挙げられ
る。ここで、電子受容基としては、ニトロ基、シアノ
基、ニトロソ基、カルボン酸エステル基（−ＣＯＯ
Ｒ₃₀）、アミド基（−ＣＯＮＲ₃₀Ｒ₃₁）、ケトン基（−
ＣＯＲ₃₀）、シアノビニル基（−ＣＨ＝ＣＨＣＮ）、ジ
シアノビニル基（−ＣＨ＝Ｃ (ＣＮ)₂）、スルホン基
（−ＳＯ₂ Ｒ₃₀）、スルホンアミド基（−ＳＯ₂ ＮＲ₃₀
Ｒ₃₁）、ホスホネート基（−Ｐ（＝Ｏ)(ＯＲ₃₀) Ｏ
Ｒ₃₁）、ホスフィンオキシド基（−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ
₃₀Ｒ₃₁）、ほう酸エステル基（−Ｂ(ＯＲ₃₀) Ｏ
Ｒ₃₁）、ハロゲン基等が好例として挙げられる。（ここ
で、Ｒ₃₀、Ｒ₃₁は水素原子、アルキル基、アリール基、
アラルキル基、またはアシル基を表す。）また、電子供
与基としては、アミノ基（−ＮＲ₃₀Ｒ₃₁）、チオ基（−
ＳＲ₃₀）、オキシ基（−ＯＲ₃₀）、ホスフィノ基（−Ｐ
Ｒ₃₀Ｒ₃₁）等が好例として挙げられる。As the nonlinear optical material of the present invention, all conventionally known nonlinear optical materials can be used. For example, examples of these include potassium dihydrogen phosphate, lithium niobate,
Inorganic non-linear substances such as gallium arsenide, indium phosphide, and barium borate are listed.
A compound in which an electron accepting group and an electron donating group are bonded to a conjugated system can be mentioned. Specific examples of these organic nonlinear substances include 2-methyl-4-nitroaniline (MNA), 1-
(4-nitrophenyl) 3,5-dimethylpyrazole (DMNP), 2-(2,2-dicyano vinyl) anisole (DIVA), 4 ^'- nitro-benzylidene-3-acetamino-4-methoxyaniline (MNBA), such as Compound, or 4- (N- (2-hydroxyethyl)-
N-Chier) -amino- ^4' -nitroazobenzene (D
RI) or other organic non-linear substance introduced into the side chain of a transparent polymer such as methacrylic acid ester, or a polyene derivative, a polyyne derivative, a poidiin derivative, a polyacetylene derivative having an electron accepting group or an electron donating group bonded thereto. Polymer substances such as polydiacetylene derivatives, polyphenylene vinylene derivatives, polyaniline derivatives, polythiophene derivatives, polypyrrole derivatives, azobenzene derivatives, azomethine derivatives, stilbene derivatives, arylmethine derivatives, biphenyl derivatives, isothianaphthene derivatives, phthalocyanine derivatives, and porphyrin derivatives . Here, as the electron accepting group, a nitro group, a cyano group, a nitroso group, a carboxylic acid ester group (-COO
R _30), amide group (-CONR ₃₀ R _31), a ketone group (-
COR _30), cyanovinyl group (-CH = CHCN), dicyano vinyl group _{(-CH = C (CN) 2} ), sulfone group (-SO ₂ R _30), sulfonamide group (-SO ₂ NR ₃₀
R ₃₁ ), phosphonate group (—P (═O) (OR ₃₀ ) O
R ₃₁ ), phosphine oxide group (-P (= O) R
₃₀ R ₃₁ ), borate ester group (-B (OR ₃₀ ) O
R ₃₁ ), a halogen group and the like are preferred examples. (Here, R ₃₀ and R ₃₁ are a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group,
Represents an aralkyl group or an acyl group. ) Further, as the electron donating group, an amino group (-NR ₃₀ R ₃₁ ), a thio group (-
SR ₃₀ ), oxy group (-OR ₃₀ ), phosphino group (-P
R ₃₀ R _31), etc. A good example.

【００２５】本発明のフォトクロミック非線形光学素材
は、上記したフォトクロミック化合物を上記した非線形
光学物質中に、溶解、分散配合（混合）、包接化、造塩
結合（イオン結合）、キレート結合あるいは化学結合等
の形で、含有する光学材料であるが、これらを結合剤、
溶媒、分散媒等の配合剤に配合した組成物の形で使用す
ることもできる。このような配合剤としては、下記のよ
うな高分子物質が好適に使用できる。これら高分子物質
は、上記配合剤としての特性以外に、一体として薄膜
状、フィルム状又は被膜状を呈して機能を発揮する役割
を担うものである。The photochromic nonlinear optical material of the present invention is obtained by dissolving, dispersing and mixing (mixing), inclusion, salt-forming bond (ionic bond), chelate bond or chemical bond of the above-mentioned photochromic compound in the above-mentioned nonlinear optical substance. In the form of etc., it is an optical material containing, but these are binders,
It can also be used in the form of a composition mixed with a compounding agent such as a solvent and a dispersion medium. As such a compounding agent, the following polymeric substances can be preferably used. In addition to the above-mentioned properties as a compounding agent, these polymeric substances have a role of exhibiting a function by integrally exhibiting a thin film shape, a film shape, or a film shape.

【００２６】これら高分子の例としては、ポリメチルメ
タクリレート、ポリグリシジルメタクリレート等のアク
リル系ポリマー、ポリスチレン、ポリ（４−メチルスチ
レン）、ポリ（２−メチルスチレン）、ポリ（４−アセ
チルスチレン）、ポリ（４−クロロスチレン）、ポリア
クリルニトリル／スチレン樹脂等のスチレン系ポリマ
ー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレート、ポリエチレンアジペート、ポリカーボネー
ト、ポリジエトキシーカルボニルエチレン、ジアリルジ
グリコールカーボネート樹脂、ポリアリレート等のポリ
エステル系ポリマー、ポリエチレンオキシド、ポリオキ
シテトラメチレン、ポリオキシメチレン、ポリオキシ−
２，６−ジメチル−１，４フェニレン等のポリエーテル
系ポリマー、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン３、
ナイロン４６、ナイロン５６、ナイロン６２、ナイロン
６／１２、等のポリアミド系ポリマー、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリブタジエン等の
オレフィン系ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリビ
ニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポ
リ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカルバゾール
等のビニル系ポリマー、エチルセルロース、セルロース
ジアセテート、セルローストリアセテート等のセルロー
ス系ポリマー及びこれらのブロック、ランダム等の共重
合体ならびにこれらの混合物が挙げられる。Examples of these polymers include acrylic polymers such as polymethylmethacrylate and polyglycidylmethacrylate, polystyrene, poly (4-methylstyrene), poly (2-methylstyrene), poly (4-acetylstyrene), Styrene-based polymers such as poly (4-chlorostyrene), polyacrylonitrile / styrene resin, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene adipate, polycarbonate, polydiethoxy-carbonyl ethylene, diallyl diglycol carbonate resin, polyesters such as polyarylate Polymer, polyethylene oxide, polyoxytetramethylene, polyoxymethylene, polyoxy-
Polyether polymer such as 2,6-dimethyl-1,4 phenylene, nylon 6, nylon 66, nylon 3,
Polyamide polymers such as nylon 46, nylon 56, nylon 62, nylon 6/12, polyethylene,
Olefin polymers such as polypropylene, polyisoprene and polybutadiene, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, vinyl polymers such as polycarbazole, ethyl cellulose, cellulose diacetate, cellulose triacetate Cellulosic polymers such as and copolymers of these blocks and random, and mixtures thereof.

【００２７】上記高分子の分子量の例としては、Ｍ_w 3,
000 〜1,000,000 を挙げることができ、このうちＭ_w 5,
000 〜100,000 が好ましい。上記高分子のうち、透明性
に優れたポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ
スチレン、ポリアクリルニトリル／スチレン樹脂、ポリ
カーボネート、ジアリルジグリコールカーボネート樹
脂、ポリアリレート、ポリビニルアルコール、ポリビニ
ルブチラール、ポリ酢酸ビニル等の高分子物質が特に好
ましい。分子量としては、Ｍ_w 5,000 〜100,000が特に
好ましい。As an example of the molecular weight of the above polymer, M _w 3,
000 to 1,000,000 can be mentioned, of which M _w 5,
000 to 100,000 is preferable. Among the above polymers, highly transparent polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene, polyacrylonitrile / styrene resin, polycarbonate, diallyl diglycol carbonate resin, polyarylate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl acetate, etc. Molecular substances are particularly preferred. As the molecular weight, _Mw 5,000 to 100,000 is particularly preferable.

【００２８】フォトクロミック非線形光学素材において
フォトクロミック化合物の非線形光学物質に対する含有
比率は、20〜100 重量％、が好ましい。含有比率が100
重量％すなわち、非線形光学物質を全く含まない系でも
一応非線形光学効果を発揮するが、本発明の目的とする
顕著な非線形光学効果を得るためには75重量％以下が好
ましい。含有比率の下限は20重量％であるが、これ以下
では充分な光閉じ込め効果は得られない。フォトクロミ
ック非線形光学素材における配合剤の配合比率は、０〜
95重量％が好適である。配合比率が０、すなわち配合剤
を全く含まない系でも本発明の効果は充分に発揮される
が、配合比率が95重量％を超えると、光の吸収係数が小
さくなり、非線形光学感受率が下がるという傾向があ
る。なお、フォトクロミック化合物、非線形光学物質と
もに非高分子物質を用いた場合には高分子配合剤を50重
量％以上用いるのが好ましい。さもないと、薄膜あるい
は被膜の形成が困難となることがあり、また例えこれが
形成されても、得られた膜の機械的強度が小さくて実用
に供し得ないこともある。In the photochromic nonlinear optical material, the content ratio of the photochromic compound to the nonlinear optical material is preferably 20 to 100% by weight. Content ratio is 100
% By weight, that is, the nonlinear optical effect is tentatively exhibited even in a system containing no nonlinear optical substance, but 75% by weight or less is preferable in order to obtain the remarkable nonlinear optical effect aimed at by the present invention. The lower limit of the content ratio is 20% by weight, but if it is less than this, a sufficient light confining effect cannot be obtained. The compounding ratio of the compounding agent in the photochromic nonlinear optical material is 0 to
95% by weight is preferred. The effect of the present invention can be sufficiently exerted even in a system having a compounding ratio of 0, that is, a system containing no compounding agent at all, but when the compounding ratio exceeds 95% by weight, the absorption coefficient of light becomes small and the nonlinear optical susceptibility decreases. Tends to. When a non-polymeric material is used for both the photochromic compound and the nonlinear optical material, it is preferable to use a polymer compounding agent in an amount of 50% by weight or more. Otherwise, it may be difficult to form a thin film or coating, and even if it is formed, the mechanical strength of the obtained film may be so small that it cannot be put to practical use.

【００２９】本発明のフォトクロミック非線形光学素材
に対して、フォトクロミック化合物の光安定性を向上す
る目的でベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン、サリチ
ル酸エステル等の光安定剤を添加するのは有効である。
一般に、これらの添加剤の含有量は、フォトクロミック
化合物に対し、0.5 〜15重量％程度が妥当であるが、特
に、２〜10重量％が好ましい。To the photochromic nonlinear optical material of the present invention, it is effective to add a light stabilizer such as benzotriazole, benzophenone or salicylate for the purpose of improving the light stability of the photochromic compound.
Generally, it is appropriate that the content of these additives is about 0.5 to 15% by weight based on the photochromic compound, but 2 to 10% by weight is particularly preferable.

【００３０】本発明のフォトクロミック非線形光学素材
は、薄膜、フィルム、等の単層体、あるいは基板の表面
に被覆された薄膜すなわち被膜の形、さらにはこの被膜
の表面にさらに透明カバー膜（バッファー層）を形成し
た形等の積層体（以後、単に薄膜と称する。）等の形態
にて好適に使用される。The photochromic non-linear optical material of the present invention is a thin film, a single layer such as a film, or a thin film or film in the form of a film coated on the surface of a substrate, and a transparent cover film (buffer layer) on the surface of this film. ) Is preferably used in the form of a laminated body (hereinafter simply referred to as a thin film) in the form of (1).

【００３１】この際使用される基板の例としては、硼珪
酸ガラス（パイレックス）基板、石英基板、シリコン基
板、グラファイト基板、二硫化モリブデン基板、塩化カ
リウム基板、塩化ナトリウム基板等が挙げられる。これ
らのうちでも特に、石英基板、パイレックス基板、シリ
コン基板が好ましい。基板の厚さは、特に限定されない
が、0.1mm 以上が好ましい。特に基板の厚さが、0.1mm
より小さいと、基板の平面性と望ましい強度が得られな
いとことがある。Examples of the substrate used at this time include a borosilicate glass (Pyrex) substrate, a quartz substrate, a silicon substrate, a graphite substrate, a molybdenum disulfide substrate, a potassium chloride substrate, a sodium chloride substrate and the like. Of these, a quartz substrate, a Pyrex substrate, and a silicon substrate are particularly preferable. The thickness of the substrate is not particularly limited, but 0.1 mm or more is preferable. Especially the thickness of the board is 0.1mm
If it is smaller, the flatness and the desired strength of the substrate may not be obtained.

【００３２】薄膜の膜厚は、基板の屈折率、薄膜の屈折
率、非線形感受率等により異なるが、一般に、0.1 〜５
μm が好ましく、特に好適なのは0.3 〜２μm である。
薄膜の膜厚が、0.1 μm より小さいと、充分な非線形光
学効果が得られないことがあり、一方５μm より大きい
と、導波光の制御が困難になり易い。薄膜を基板上に被
覆するには、スピンコート法、キャスト法、ディップコ
ート法、溶融プレス法、蒸着法、ラングミュアー・ブロ
ヂェット膜法、エピタキシャル法等の公知の技術を用い
ることができる。フォトクロミック非線形光学素材が高
分子を含有しない場合には、スピンコート法、キャスト
法、ディップコート法、蒸着法、ＬＢ膜法、エピタキシ
ャル法を用いることができる。このうち、スピンコート
法が特に好ましい。スピンコート法、キャスト法、ディ
ップコート法で製膜する場合には、フォトクロミック非
線形光学素材と配合高分子をアセトン、メチルエチルケ
トン、クロロホルム、塩化メチレン、ジオキサン、ヂメ
チルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヂメチルス
ルフォキシド、ピリジン、トルエン、酢酸エチル等の有
機溶媒に溶解して、この溶液を基板上に塗布する。The thickness of the thin film varies depending on the refractive index of the substrate, the refractive index of the thin film, the non-linear susceptibility, etc., but is generally 0.1-5.
μm is preferred and 0.3 to 2 μm is particularly preferred.
If the thickness of the thin film is smaller than 0.1 μm, a sufficient nonlinear optical effect may not be obtained, whereas if it is larger than 5 μm, it becomes difficult to control the guided light. For coating the thin film on the substrate, known techniques such as a spin coating method, a casting method, a dip coating method, a melt pressing method, a vapor deposition method, a Langmuir-Brodgett film method, and an epitaxial method can be used. When the photochromic nonlinear optical material does not contain a polymer, a spin coating method, a casting method, a dip coating method, a vapor deposition method, an LB film method or an epitaxial method can be used. Of these, the spin coating method is particularly preferable. When forming a film by spin coating, casting or dip coating, the photochromic nonlinear optical material and blended polymer are acetone, methyl ethyl ketone, chloroform, methylene chloride, dioxane, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide. Dissolved in an organic solvent such as pyridine, toluene, and ethyl acetate, and this solution is applied onto the substrate.

【００３３】本発明の非線形光学材料は、後記する非線
形光導波路素子等の非線形光学素子の前駆体として有用
な光学材料であって、光照射パターニング（光照射によ
る光導波路回路印刷）後そのまま、あるいはこれに電極
等の付属材を付設して非線形光導波路素子等の非線形光
学素子を形成するのに使用する。The non-linear optical material of the present invention is an optical material useful as a precursor of a non-linear optical element such as a non-linear optical waveguide element described later, and is used as it is after light irradiation patterning (optical waveguide circuit printing by light irradiation), or It is used to form a non-linear optical element such as a non-linear optical waveguide element by attaching an attachment such as an electrode to this.

【００３４】本発明の非線形光導波路素子は、上記非線
形光学材料に後記する光照射パターニングを行って形成
された屈折率と非線形光学特性のドライ印刷パターンを
光導波路として利用しようとするものであって、前記非
線形光学材料、すなわち基板上に形成されたフォトクロ
ミック非線形光学素材よりなる薄膜において光異性化状
態のフォトクロミック化合物が支配的に分布する区画と
非光異性化状態のフォトクロミック化合物が支配的に分
布する区画との区分された２区画よりなるパターンが形
成されており、光異性化状態のフォトクロミック化合物
が支配的に分布する区画にて非線形光導波路が構成され
ている。The nonlinear optical waveguide device of the present invention is intended to utilize, as an optical waveguide, a dry printed pattern having a refractive index and a nonlinear optical characteristic, which is formed by subjecting the nonlinear optical material to light irradiation patterning described later. , A section in which the photochromic compound in the photoisomerization state is predominantly distributed and a photochromic compound in the non-photoisomerization state is predominantly distributed in the nonlinear optical material, that is, in the thin film made of the photochromic nonlinear optical material formed on the substrate A pattern composed of two divided sections is formed, and the nonlinear optical waveguide is constituted by the sections in which the photochromic compound in the photoisomerization state is predominantly distributed.

【００３５】上記において光異性化状態のフォトクロミ
ック化合物が支配的に分布する区画とは、全フォトクロ
ミック化合物のうちで光異性化状態のフォトクロミック
化合物が60重量％以上を占める組成比で存在するフォト
クロミック非線形光学素材の区画を意味し、また非光異
性化状態のフォトクロミック化合物が支配的に分布する
区画とは、全フォトクロミック化合物のうちで非光異性
化状態のフォトクロミック化合物が60重量％以上を占め
る組成比で存在するフォトクロミック非線形光学素材の
区画を意味する。In the above description, the section in which the photochromic compound in the photoisomerized state is predominantly distributed means the photochromic nonlinear optical in which the photochromic compound in the photoisomerized state accounts for 60% by weight or more of all the photochromic compounds. The partition of the material, and the partition in which the photochromic compound in the non-photoisomerized state is predominantly distributed, is the composition ratio in which the photochromic compound in the non-photoisomerized state accounts for 60% by weight or more of all the photochromic compounds. It means the section of photochromic nonlinear optical material that is present.

【００３６】一般的にフォトクロミック化合物は、光照
射により光異性化状態に変異すると発色あるいは変色
し、屈折率が変化するので、光照射後、両区画は色調及
び屈折率が画然と変わる。かくして、フォトクロミック
非線形光学素材よりなる薄膜には両区画による屈折率と
非線形光学特性のドライ印刷パターンが現出する。そし
て光照射部すなわち光異性化状態のフォトクロミック化
合物が支配的に分布する区域が非線形光導波路となる。Generally, a photochromic compound is colored or discolored when it is mutated to a photoisomerization state by irradiation with light, and its refractive index is changed, so that the color tone and the refractive index of both sections are remarkably changed after the irradiation of light. Thus, in the thin film made of the photochromic non-linear optical material, the dry printing pattern of the refractive index and the non-linear optical characteristic by both sections appears. The light irradiation portion, that is, the area where the photochromic compound in the photoisomerized state is predominantly distributed serves as the nonlinear optical waveguide.

【００３７】本発明の非線形光導波路素子の形成法は、
上記非線形光学材料に下記のマスクを用いない方法、あ
るいはマスクを用いる方法にて光照射パターニング（露
光）を行って非線形光導波路を形成する方法である。す
なわち、基板上に製膜したフォトクロミック非線形光学
素材よりなる薄膜にマスクを用いないで、露光を行う
と、スラブ型の光導波路を作製することができる。ま
た、同上薄膜にマスクを用いて露光を行うとチャネル型
光導波路を作製することができる。ここで使用するマス
クには光導波路パターンのウインドーが開けられてお
り、露光時、この部分から照射光が薄膜に入射して被照
射部を光異性化状態に変異化する。The method of forming the nonlinear optical waveguide device of the present invention is as follows.
A method of forming a non-linear optical waveguide by performing light irradiation patterning (exposure) on the above-mentioned non-linear optical material by a method using no mask or a method using a mask described below. That is, a slab type optical waveguide can be produced by performing exposure without using a mask for a thin film made of a photochromic nonlinear optical material formed on a substrate. In addition, a channel type optical waveguide can be produced by exposing the thin film using a mask. The window used for the optical waveguide pattern is opened in the mask used here, and during exposure, irradiation light enters the thin film from this portion and mutates the irradiated portion to a photoisomerization state.

【００３８】露光は、フォトクロミック非線形光学素材
を光異性化状態に変異化することのできる光を使用する
が、一般に200nm 〜450nm 付近、特に好ましくは、300n
m 〜400nm の領域の紫外線を用いるのが推奨される。こ
の際使用する光源としては、高圧水銀燈、低圧水銀燈、
キセノンランプ、窒素レーザー、エキシマレーザーの
他、アルゴンレーザー、ＹＡＧレーザーや半導体レーザ
ーの２倍波、３倍波等が好例として挙げられる。The exposure uses light capable of mutating the photochromic non-linear optical material into a photoisomerized state, but generally in the vicinity of 200 nm to 450 nm, particularly preferably 300 n.
It is recommended to use UV light in the m to 400 nm region. The light source used at this time is a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp,
In addition to a xenon lamp, a nitrogen laser, an excimer laser, an argon laser, a YAG laser, a second harmonic wave, a third harmonic wave of a semiconductor laser, and the like are given as preferable examples.

【００３９】上記したように非線形光導波路素子の薄膜
導波路には、一般に、光を伝搬させることができるが、
これに従来型の導波路をさらに設けてもよい。その導波
路は、光が素子中を伝搬する際の主媒体であり、その例
としては、ガラス、ポリカーボネート、ポリメチルメタ
アクリレート、As₂S₃, As₂S₅, ZnO, LiTaO₃, Nb₂O₅,Ta₂
O₅ , Si₃N₄ が挙げられる。このうち、ガラス、ポリメ
チルメタアクリレート、ZnO が好ましい。この導波路
は、スラブ型、チャネル型、ボール型の形状をとること
ができる。As described above, light can be generally propagated through the thin film waveguide of the nonlinear optical waveguide device,
It may be further provided with a conventional waveguide. The waveguide is a main medium when light propagates in the element, and examples thereof include glass, polycarbonate, polymethylmethacrylate, As ₂ S ₃ , As ₂ S ₅ , ZnO, LiTaO ₃ , and Nb ₂ O ₅ ,, Ta ₂
Examples include O ₅ and Si ₃ N ₄ . Of these, glass, polymethylmethacrylate, and ZnO are preferable. This waveguide can have a slab type, a channel type, or a ball type.

【００４０】上記の従来型導波路の断面形状及び長さは
導波路の伝搬損失及び屈折率によるため特に限定されな
いが、スラブ型の場合には、導波路層の厚みは0.05〜３
μmであり、長さは、１〜30m で用いることができる。
チャネル型の場合には、チャネル間の距離は、２〜30μ
m で用いることができる。スラブ型導波路を作製するに
は、スピンコート法、蒸着法、スパッタリング法、ケミ
カルベーパーデポジット（ＣＶＤ）法、イオン交換法イ
オン注入法、エピタキシャル法等を用いることができ
る。チャネル型導波路を作製するには、イオン交換法、
ホトリソグラフィー法、スパッタリング法、イオン注入
法、エピタキシャル法を用いることができる。好ましく
は、イオン交換法、ホトリソグラフィー法が挙げられ
る。The cross-sectional shape and length of the above conventional waveguide are not particularly limited because they depend on the propagation loss and the refractive index of the waveguide, but in the case of the slab type, the thickness of the waveguide layer is 0.05 to 3.
It can be used in the length of 1 to 30 m.
In the case of channel type, the distance between channels is 2 to 30μ
can be used with m. Spin coating, vapor deposition, sputtering, chemical vapor deposition (CVD) method, ion exchange method, ion implantation method, epitaxial method and the like can be used for producing the slab type waveguide. To make a channel waveguide, use the ion exchange method,
A photolithography method, a sputtering method, an ion implantation method, or an epitaxial method can be used. An ion exchange method and a photolithography method are preferable.

【００４１】本発明で用いられるフォトクロミック非線
形光学素材は、例えば、上記の基板及び従来型導波路上
に製膜されて非線形光学効果を有する薄膜を形成する。
上記薄膜は、光が素子中を伝搬する際に非線形光学効果
を生じさせる層である。The photochromic nonlinear optical material used in the present invention is formed on the above-mentioned substrate and conventional waveguide to form a thin film having a nonlinear optical effect.
The thin film is a layer that causes a non-linear optical effect when light propagates in the device.

【００４２】本発明の非線形光導波路素子には、素子の
性能特性に応じて、フォトクロミック非線形光学素材薄
膜の両面に電極を設ける。電極としては、種々の導電体
が挙げられるが、好ましくは、インジュウム／錫酸化物
（ＩＴＯ）、金、銀、クロム、アルミニウムが挙げられ
る。また必要に応じて、同薄膜と電極との間に電気絶縁
性に優れた透明薄層材料よりなるバッファー層を設け
る。本材料の好例としてはシリカ、マイカ等が挙げられ
る。In the nonlinear optical waveguide device of the present invention, electrodes are provided on both surfaces of the photochromic nonlinear optical material thin film according to the performance characteristics of the device. Examples of the electrode include various conductors, preferably indium / tin oxide (ITO), gold, silver, chromium, and aluminum. Further, if necessary, a buffer layer made of a transparent thin layer material excellent in electric insulation is provided between the thin film and the electrode. Silica, mica, etc. are mentioned as a good example of this material.

【００４３】本発明の非線形光導波路素子は、直線型、
Ｙ分岐型、方向性結合型、マッハチェンダー干渉型、フ
ァブリペロー共振器型、分極反転型ＳＨＧ素子の種々の
形態で用いることができる。The nonlinear optical waveguide device of the present invention is a linear type,
It can be used in various forms such as a Y-branch type, a directional coupling type, a Mach-Cendar interference type, a Fabry-Perot resonator type, and a polarization inversion type SHG element.

【００４４】本発明の薄膜に導波光を励振させる場合に
は、端面結合法、プリズム結合法、グレーティング結合
法、ホログラフィク結合法、テーパ結合法等を用いるこ
とができる。When the guided light is excited in the thin film of the present invention, the end face coupling method, the prism coupling method, the grating coupling method, the holographic coupling method, the taper coupling method and the like can be used.

【００４５】[0045]

【作用】本発明のフォトクロミック非線形光学素材は、
前記したように光照射により光異性化状態に変異し発色
する。そうすると未照射領域の同材料は非異性化状態に
保たれたままなので照射領域と未照射領域とで屈折率に
差が生じ、両領域の境界に不連続的な屈折率の変化（す
なわち屈折率段差）が生じる。かくして照射領域すなわ
ち光導波路中に導波光を励振させると光導波路内より両
領域の境界に達した導波光は境界にて全反射するため、
導波光は光導波路内に効果的に閉じ込めることができる
ようになる。しかも照射領域のフォトクロミック非線形
光学材料は、非線形光学効果が大きく発現するので本照
射領域が非線形光導波路となる。[Function] The photochromic nonlinear optical material of the present invention is
As described above, light irradiation causes mutation in the photoisomerization state and color development. Then, since the same material in the unirradiated region remains in the non-isomerized state, a difference in refractive index occurs between the irradiated region and the unirradiated region, and the refractive index changes discontinuously at the boundary between the two regions (that is, the refractive index). (Step) occurs. Thus, when guided light is excited in the irradiation area, that is, in the optical waveguide, the guided light reaching the boundary between both areas from inside the optical waveguide is totally reflected at the boundary.
The guided light can be effectively confined in the optical waveguide. Moreover, the photochromic non-linear optical material in the irradiation region exhibits a large non-linear optical effect, so that the main irradiation region serves as a non-linear optical waveguide.

【００４６】フォトクロミック非線形光学素材として前
記したような非可逆性フォトクロミック化合物を用いる
と、この非線形光導波路は長期的に不変の定常光導波路
となる。またフォトクロミック非線形光学素材として可
逆性フォトクロミック化合物を用いると、光照射した時
のみ光導波路となり、光照射を止めると光導波路が消失
する可変光導波路となる。このようして形成された光導
波路は、従来のエッチングによって形成した光導波路と
異なって後処理が一切いらず、また光照射パターンがそ
のまま光導波路として定着されたものであるので、極め
て高精度で設計通りの形状となる。When the non-reciprocal photochromic compound as described above is used as the photochromic nonlinear optical material, this nonlinear optical waveguide becomes a steady optical waveguide that does not change in the long term. When a reversible photochromic compound is used as the photochromic nonlinear optical material, it becomes an optical waveguide only when irradiated with light, and becomes a variable optical waveguide in which the optical waveguide disappears when the irradiation of light is stopped. The optical waveguide formed in this way does not require any post-treatment unlike the optical waveguide formed by conventional etching, and since the light irradiation pattern is fixed as it is as an optical waveguide, it is extremely accurate. The shape will be as designed.

【００４７】[0047]

【実施例】以下に本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。 実施例１ １’−オクタデシル−３’，３’−ジメチル−６−ニト
ロ−８−[ ドコサノイルメチル] スピロ[ ２Ｈ−１−ベ
ンゾピラン−２，２’−インドリン] （ＳＰ１８２２）
及び４−[ ４−（ニトロフェニルアゾ）−２, ６−ジメ
チルフェニルアゾ ]−Ｎ−エチル−Ｎ−ヒドロキシエチ
ルアニリン（ＢＡＮＭ）をポリメチルメタアクリレート
（ＰＭＭＡ）にそれぞれ20wt％及び８wt％の濃度になる
ようにトルエンに溶解させ、スピンコート法によりスラ
イドガラス上に薄膜を形成した。スピンコートは3000rp
m 、10秒間の条件で行った。薄膜の膜厚を触針式膜厚計
によって測定した結果、約１μm であった。この薄膜
に、90℃、10kV／cmの高電圧を印加させて、コロナ処理
を行った。次に、350nm 付近の紫外光を照射した。紫外
光光源には、500 Ｗキセノンランプを用い、赤外線カッ
トフィルター（ＩＲＡー２５Ｓ）、紫外線透過フィルタ
ー（ＵＶＤーＤ３５）（いずれも東芝硝子社製）を用い
て分光した。EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. Example 1 1'-octadecyl-3 ', 3'-dimethyl-6-nitro-8- [docosanoylmethyl] spiro [2H-1-benzopyran-2,2'-indoline] (SP1822)
And 4- [4- (nitrophenylazo) -2,6-dimethylphenylazo] -N-ethyl-N-hydroxyethylaniline (BANM) in polymethylmethacrylate (PMMA) at concentrations of 20 wt% and 8 wt% respectively. Was dissolved in toluene to form a thin film, and a thin film was formed on the slide glass by spin coating. Spin coat is 3000rp
m, 10 seconds. As a result of measuring the thickness of the thin film with a stylus type film thickness meter, it was about 1 μm. Corona treatment was performed on this thin film by applying a high voltage of 90 kC and 10 kV / cm. Next, ultraviolet light around 350 nm was irradiated. A 500 W xenon lamp was used as an ultraviolet light source, and an infrared cut filter (IRA-25S) and an ultraviolet transmission filter (UVD-D35) (both manufactured by Toshiba Glass Co., Ltd.) were used for spectral analysis.

【００４８】紫外可視光線照射による吸収スペクトルの
変化を図１に示す。得られた薄膜の非線形光学特性を評
価するのに、回転メーカーフリンジ法をもちいた。Ｑス
イッチＮｄ：ＹＡＧレーザーの偏光ビーム（波長：1.06
4 μm ）はサンプルに集光された。得られた二次の高調
波は、分光され、光電子倍管により検出された。ボック
スカー積分器から得られた平均出力は、サンプルへの入
射ビームの入射角の関数としてコンピューターにより計
算された。Ｙカット石英板（ｄ₁₁＝0.5pm ／Ｖ）を参照
サンプルとして用いた。その結果、二次の非線形光学定
数ｄ₃₃として50.2pm／Ｖの値が得られた。また、スラブ
型光導波路での伝搬損失値は、波長1064μm で約1,2dB
／cmであった。FIG. 1 shows the change in absorption spectrum due to irradiation with ultraviolet visible light. The rotating maker fringe method was used to evaluate the nonlinear optical properties of the obtained thin film. Polarized beam of Q-switched Nd: YAG laser (wavelength: 1.06
4 μm) was focused on the sample. The resulting second harmonic was spectrally separated and detected by a photomultiplier. The average power obtained from the boxcar integrator was calculated by the computer as a function of the angle of incidence of the incident beam on the sample. A Y-cut quartz plate (d ₁₁ = 0.5 pm / V) was used as a reference sample. As a result, a value of 50.2 pm / V was obtained as the second-order nonlinear optical constant d ₃₃ . Also, the propagation loss value in the slab type optical waveguide is about 1,2 dB at a wavelength of 1064 μm.
It was / cm.

【００４９】実施例２ 金電極及びバッファ層（SiO₂）を設けたシリコン基板上
に、実施例１で使用したＳＰ１８２２及びＢＡＮＭとＰ
ＭＭＡのトルエン溶液をスピンコートし薄膜化（膜厚：
1.5 μm ）した。つぎに、ポリマーフィルムの表面にSi
O₂膜をスッパタリング法により製膜した。さらに、その
上部に必要な部分に、ＩＴＯ電極を設けた。ＩＴＯ電極
と金電極を用いて、ＳＰ１８２２の配向処理を行った。
つぎに、電場を印加した状態で、マスクを用いて実施例
１に記載されている方法により紫外線照射を行い、チャ
ネル型導波路からなるマッハチェンダー干渉型光素子を
形成した。導波路の幅は１mmで、長さは、20mmであっ
た。得られた光導波路素子の構成を図２、及び図３に示
す。ここで図２は上記光導波路素子の断面図であり。図
３は同素子の平面図である。図２、及び図３において、
シリコン基板１上には、金電極６及び下部バッファー層
２が形成されている。その上に薄膜３が形成されてお
り、薄膜３には光導波路５が設けられている。さらに薄
膜３上には上部バッファー層４が形成され、その上にＩ
ＴＯ電極７が設けられている。Example 2 SP1822 and BANM and P used in Example 1 were formed on a silicon substrate provided with a gold electrode and a buffer layer (SiO ₂ ).
Spin coating a toluene solution of MMA into a thin film (film thickness:
1.5 μm). Next, Si on the surface of the polymer film
The O ₂ film was formed by the sputtering method. Further, an ITO electrode was provided on a necessary portion above the ITO electrode. Orientation treatment of SP1822 was performed using the ITO electrode and the gold electrode.
Next, in a state where an electric field was applied, UV irradiation was performed by a method described in Example 1 using a mask to form a Mach-Cender interference type optical element composed of a channel type waveguide. The width of the waveguide was 1 mm and the length was 20 mm. The structure of the obtained optical waveguide device is shown in FIGS. 2 and 3. 2 is a sectional view of the optical waveguide device. FIG. 3 is a plan view of the same device. 2 and 3,
The gold electrode 6 and the lower buffer layer 2 are formed on the silicon substrate 1. The thin film 3 is formed thereon, and the thin film 3 is provided with an optical waveguide 5. Further, an upper buffer layer 4 is formed on the thin film 3, and I is formed on the upper buffer layer 4.
A TO electrode 7 is provided.

【００５０】Ｈｅ−Ｎｅレーザーの発振波長（0.63μm
）の光を端面結合法により励振させた結果、約3.5 Ｖ
の半波長電圧が得られた。電気光学定数は、18.2pm／Ｖ
の値であった。また非常に優れた光変調特性を示した。Oscillation wavelength of He-Ne laser (0.63 μm
) The light was excited by the end-face coupling method, resulting in about 3.5 V
A half-wave voltage of was obtained. Electro-optic constant is 18.2pm / V
Was the value of. It also showed very good light modulation characteristics.

【００５１】実施例３ １’, ３’, ３’−トリメチル−５’−ヘキシル−６−
ニトロ−８−[ ドコサノイルメチル] スピロ[ ２Ｈ−１
−ベンゾピラン−２，２’−インドリン] （ＳＰ６１
９）及びＢＡＮＭを用いたほかは、実施例１の手順を繰
り返して、膜厚0.5 μm の薄膜を得た。得られた薄膜の
紫外可視光線照射前後の吸収スペクトル変化を図４に示
した。上記薄膜試料の二次の非線形光学効果を実施例１
と同様に測定した。その結果、二次の非線形光学定数ｄ
₃₃として39.7pm／Ｖの値が得られた。また、スラブ型光
導波路での伝搬損失値は、波長1.064 μm で約15 dB ／
cmであった。Example 3 1 ', 3', 3'-trimethyl-5'-hexyl-6-
Nitro-8- [docosanoylmethyl] spiro [2H-1
-Benzopyran-2,2'-indoline] (SP61
9) and BANM were used, and the procedure of Example 1 was repeated to obtain a thin film having a thickness of 0.5 μm. FIG. 4 shows changes in absorption spectrum of the obtained thin film before and after irradiation with ultraviolet visible light. Example 1 of the second-order nonlinear optical effect of the above thin film sample
It measured similarly to. As a result, the second-order nonlinear optical constant d
A value of 39.7 pm / V was obtained as ₃₃ . The propagation loss value of the slab type optical waveguide is about 15 dB / wavelength at 1.064 μm.
It was cm.

【００５２】実施例４ １，２−ジ（２，３，５−トリメチルチエニル）−１，
２−ジシアノエテンを用いたほかは、実施例１の手順を
繰り返して、膜厚0.8 μm の薄膜を得た。得られた薄膜
の紫外可視光線照射前後の吸収スペクトル変化を図５に
示した。上記薄膜の二次の非線形光学効果を実施例１と
同様に測定した。その結果、二次の非線形光学定数ｄ₃₃
として45.8pm／Ｖの値が得られた。また、スラブ型光導
波路での伝搬損失値は、波長1.064 μm で約1.8dB ／cm
であった。さらに、実施例２の手順と同様にして電気光
学変調器を試作した。0.63μm の光を端面結合法により
励振させた結果、約5.1 Ｖの半波長電圧が得られた。電
気光学定数は、12.3pm／Ｖの値であった。また、非常に
優れた光変調特性を示した。Example 4 1,2-di (2,3,5-trimethylthienyl) -1,
The procedure of Example 1 was repeated except that 2-dicyanoethene was used to obtain a thin film having a thickness of 0.8 μm. FIG. 5 shows changes in absorption spectrum of the obtained thin film before and after irradiation with UV-visible light. The second-order nonlinear optical effect of the thin film was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the second-order nonlinear optical constant d ₃₃
As a result, a value of 45.8 pm / V was obtained. The propagation loss value of the slab type optical waveguide is about 1.8 dB / cm at a wavelength of 1.064 μm.
Met. Further, an electro-optic modulator was manufactured in the same manner as the procedure of Example 2. As a result of exciting 0.63 μm light by the end face coupling method, a half-wave voltage of about 5.1 V was obtained. The electro-optical constant was 12.3 pm / V. In addition, it showed very excellent optical modulation characteristics.

【００５３】実施例５ 実施例１と同様にＳＰ１８２２を25wt％及びポリ〔５，
７−ドデカジイン−１，１２−ジオールビス（ｎ−ブト
キシ）カルボニルメチルウレタン〕を10wt％含む酢酸ビ
ニル薄膜を厚み１mmの合成石英基板上にスピンコート法
により薄膜化した。膜厚は、0.85μm であった。エキシ
マレーザーポンプの色素レーザーの発振波長360nm の光
を干渉露光法により薄膜に照射した。この光照射によ
り、それぞれのチャネル幅が、4.5 μm 、長さが10mm、
２本のチャネル間の距離が６μm である方向性結合器が
容易に作製できた。モードロック付きＱスイッチＮｄ：
ＹＡＧレーザーの発振波長（1.064 μm ）のビームを対
物レンズを用いてチャネルの片側に端面結合法により入
射させた。２つのチャネルの出射光強度を入射光強度に
対してモニターしたところ図６に示すように、入射光強
度変化によるスイッチング現象が確認された。これによ
り、容易に作成した方向性結合器が、光強度依存屈折率
変化（三次の非線形光学効果）によりスイッチング可能
であることが示された。Example 5 As in Example 1, SP1822 was added at 25 wt% and poly [5,5].
A vinyl acetate thin film containing 10 wt% of 7-dodecadiyne-1,12-diolbis (n-butoxy) carbonylmethylurethane] was spin-coated on a synthetic quartz substrate having a thickness of 1 mm. The film thickness was 0.85 μm. The thin film was irradiated with light with an oscillation wavelength of 360 nm of a dye laser of an excimer laser pump by the interference exposure method. With this light irradiation, each channel width is 4.5 μm, length is 10 mm,
A directional coupler having a distance between two channels of 6 μm could be easily manufactured. Q switch with mode lock Nd:
A beam having an oscillation wavelength (1.064 μm) of a YAG laser was made incident on one side of the channel by an end face coupling method using an objective lens. When the emitted light intensities of the two channels were monitored with respect to the incident light intensity, a switching phenomenon due to a change in the incident light intensity was confirmed as shown in FIG. Thus, it was shown that the directional coupler that was easily made was switchable by the light intensity-dependent refractive index change (third-order nonlinear optical effect).

【００５４】比較例 金電極及びバッファ層（SiO₂）を設けたシリコン基板上
に、アロニックスＭ−７１００（東亜合成（株））及び
４− (Ｎ−(2−ヒドロキシエチル) −Ｎ−エチル )−ア
ミノ−４' −ニトロアゾベンゼン（ＤＲ１）のトルエン
溶液をスピンコートし薄膜化した。（膜厚：10μm ) 次
に、マスクをもちいた紫外線露光後、メタノールによっ
て未照射部を洗浄し、実施例２と同様のチャンネル型光
導波路を作製した。ポリマー導波路の表面にシリコン系
絶縁膜をスピンコート法により製膜した。さらに、その
上部の必要な部分にＩＴＯ電極を設けた。ＩＴＯ電極と
金電極を用いて、ＤＲ１の配向処理を行い、チャンネル
型光導波路からなるマッハチェンダー干渉型光素子を形
成した。本光素子について実施例２と同様に、レーザー
光を励振させたが、電気光学定数は、1.5 pm／Ｖと小さ
かった。また、得られた光導波路は、所望の形、寸法と
大きく異なっていた。Comparative Example Aronix M-7100 (Toagosei Co., Ltd.) and 4- (N- (2-hydroxyethyl) -N-ethyl) were formed on a silicon substrate provided with a gold electrode and a buffer layer (SiO ₂ ). A toluene solution of -amino-4'-nitroazobenzene (DR1) was spin-coated to form a thin film. (Film thickness: 10 μm) Next, after exposure to ultraviolet rays using a mask, the unirradiated portion was washed with methanol to prepare a channel type optical waveguide similar to that in Example 2. A silicon-based insulating film was formed on the surface of the polymer waveguide by spin coating. Further, an ITO electrode was provided on a necessary portion above it. Alignment treatment of DR1 was performed using the ITO electrode and the gold electrode to form a Mach-Cender interference type optical element including a channel type optical waveguide. A laser beam was excited on this optical element in the same manner as in Example 2, but the electro-optic constant was small at 1.5 pm / V. Further, the obtained optical waveguide had a great difference from the desired shape and size.

【００５５】[0055]

【発明の効果】本発明の非線形光学材料は、光照射パタ
ーニングの変更によりスラブ型、チャンネル型等各種非
線形光導波路素子を形成することができる。本発明の非
線形光導波路素子は、シュミレーションから得られる結
果等に基づいて設計された導波路形状が、容易にかつ設
計通り精確に形成された光導波路を有する素子であるた
め、光を効率的に閉じ込めることが可能となり、効率的
に、二次及び三次の非線形光学効果を発現させ得るもの
であり、実用性の優れた製品を創製し得るものである。
さらに、本発明の非線形光導波路素子は、薄膜にでき、
しかも高精度で微細加工が可能なため、高集積可能な光
集積回路に適用できる。本発明により、光変調特性、光
スイッチング特性、光双安定性に優れた各非線形光導波
路素子を得ることができる。また、本発明の非線形光導
波路素子の形成法は、完全にドライ方式によって形成す
ることができるので簡易な装置で製造でき、かつ生産性
が高いので、安価に高品質の製品を生産することができ
る。INDUSTRIAL APPLICABILITY The nonlinear optical material of the present invention can form various nonlinear optical waveguide elements such as slab type and channel type by changing the light irradiation patterning. The non-linear optical waveguide device of the present invention is a device having a waveguide shape designed based on the results obtained from the simulation, etc., and is an element having an optical waveguide formed exactly as designed, so that light can be efficiently emitted. It is possible to confine it, and it is possible to efficiently exhibit the second-order and third-order nonlinear optical effects, and it is possible to create a product with excellent practicability.
Furthermore, the nonlinear optical waveguide device of the present invention can be made into a thin film,
Moreover, since it is possible to perform fine processing with high accuracy, it can be applied to an optical integrated circuit capable of high integration. According to the present invention, it is possible to obtain each nonlinear optical waveguide device having excellent optical modulation characteristics, optical switching characteristics, and optical bistability. Further, the method for forming a nonlinear optical waveguide device of the present invention can be manufactured by a simple apparatus because it can be formed by a completely dry method, and since the productivity is high, it is possible to inexpensively produce a high-quality product. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の非線形光学材料からなる薄膜のコロナ
処理及び紫外可視光線照射前後（照射前；破線、照射
後；実線）の吸収スペクトルを表すチャートである。FIG. 1 is a chart showing absorption spectra of a thin film made of a nonlinear optical material of the present invention before and after corona treatment and irradiation with ultraviolet visible light (before irradiation; broken line, after irradiation; solid line).

【図２】本発明の非線形光導波路素子の一実施態様の断
面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of one embodiment of the nonlinear optical waveguide device of the present invention.

【図３】本発明の非線形光導波路素子の一実施態様の平
面図である。FIG. 3 is a plan view of an embodiment of the nonlinear optical waveguide device of the present invention.

【図４】本発明の非線形光学材料からなる薄膜のコロナ
処理及び紫外可視光線照射前後（照射前；破線、照射
後；実線）の吸収スペクトルを表すチャートである。FIG. 4 is a chart showing absorption spectra of a thin film made of the nonlinear optical material of the present invention before and after corona treatment and irradiation with ultraviolet visible light (before irradiation; broken line, after irradiation; solid line).

【図５】本発明の非線形光学材料からなる薄膜のコロナ
処理及び紫外可視光線照射前後（照射前；破線、照射
後；実線）の吸収スペクトルを表すチャートである。FIG. 5 is a chart showing absorption spectra of a thin film made of the nonlinear optical material of the present invention before and after corona treatment and irradiation with ultraviolet visible light (before irradiation; broken line, after irradiation; solid line).

【図６】本発明の非線形光学材料からなる非線形方向性
結合器の光出力特性を表すチャートである。FIG. 6 is a chart showing optical output characteristics of a nonlinear directional coupler made of the nonlinear optical material of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ シリコン基板 ２ 下部バッファー層 ３ 薄膜 ４ 上部バッファー層 ５ 光導波路 ６ 金電極 ７ ＩＴＯ電極 1 Silicon substrate 2 Lower buffer layer 3 Thin film 4 Upper buffer layer 5 Optical waveguide 6 Gold electrode 7 ITO electrode

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 フォトクロミック化合物を非線形光学物
質中に含有することを特徴とする非線形光学材料。1. A nonlinear optical material containing a photochromic compound in a nonlinear optical material. 【請求項２】 フォトクロミック化合物が実質的に非可
逆性フォトクロミック化合物であることを特徴とする請
求項１記載の非線形光学材料。2. The nonlinear optical material according to claim 1, wherein the photochromic compound is a substantially irreversible photochromic compound. 【請求項３】 フォトクロミック化合物を含有する非線
形光学物質からなる薄膜が基板上に形成されており、上
記薄膜において光異性化状態のフォトクロミック化合物
が支配的に分布する区画と非光異性化状態のフォトクロ
ミック化合物が支配的に分布する区画との区分された２
区画よりなるパターンが形成されており、光異性化状態
のフォトクロミック化合物が支配的に分布する区画にて
非線形光導波路が構成されてなることを特徴とする非線
形光導波路素子。3. A thin film made of a non-linear optical material containing a photochromic compound is formed on a substrate, and in the thin film, a section in which the photochromic compound in the photoisomerized state is predominantly distributed and a photochromic in the non-photoisomerized state are formed. Separated from the compartment where compounds are predominantly distributed 2
A non-linear optical waveguide device, characterized in that a non-linear optical waveguide is formed in a section in which a pattern of sections is formed and in which a photochromic compound in a photoisomerization state is predominantly distributed. 【請求項４】 請求項１記載の非線形光学材料に、区画
パターン化した光を照射して、同材料中に含有するフォ
トクロミック化合物を光異性化状態に変異化し、被照射
区画に非線形光導波路を形成することを特徴とする請求
項３記載非線形光導波路素子の形成法。4. The non-linear optical material according to claim 1 is irradiated with compartment-patterned light to mutate a photochromic compound contained in the material into a photoisomerization state, and a non-linear optical waveguide is provided in the compartment to be irradiated. The method for forming a nonlinear optical waveguide device according to claim 3, wherein the nonlinear optical waveguide device is formed.