(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ材料の電気光学的非線形性を誘導させる方法であって、
a)制御された環境内のオーブン中にシリカの材料を置き、
b)シリカ材料を物理的に損傷しない速度でオーブン内の温度を上げ、
c)シリカ材料の絶縁破壊に至らないようにシリカ材料に約800V/μm以上の電場を印加し、そして、
d)シリカ材料が分極平衡を保つことができるくらい遅い速度でオーブン内の温度を下げる、
工程から成ることを特徴とする方法。
【請求項２】
少なくとも１分間、電場を印加する、ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項３】
工程b)が、約400℃以上まで温度を上昇させる、ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項４】
シリカ材料を真空中で維持しながら、シリカ材料を加熱し、電場を印加する、ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項５】
真空の圧力が、約10-7torr以下である、ことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の方法。
【請求項６】
シリカ材料が加熱源に近接して位置決めされ、該加熱源が真空室内に位置決めされる、請求の範囲第３項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも２００００ボルトの電圧を前記シリカ材料に印加する、ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項８】
シリカ材料の温度を数分間に１℃の速度で下げる、ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項９】
絶縁破壊電場を有するシリカ系ガラス材料の電気光学的非線形性を誘導させる方法であって、
シリカ系ガラス材料を加熱し、
シリカ系ガラス材料の温度を物理的に損傷しない速度で上昇温度まで上げ、該上昇温度は、少なくともシリカ系ガラス材料の電気光学的非線形性を誘導させるための最適分極温度と同じ高さであるように選択され、ここで、最適分極温度は、最大非線形強度、または、最大非線形領域の深さ、またはその両方を与える温度であり、
シリカ系ガラス材料に電場を印加し、該電場は、シリカ系ガラス材料の絶縁破壊電場に近いがそれよりも小さい強さを有し、
前記電場を印加しながら、シリカ系ガラス材料の温度を、印加された電場および前記最適分極温度に対するシリカ系ガラス材料の最適な電気光学的非線形性を生じさせるのに十分な時間、前記最適分極温度に近い温度となるように、十分に遅い速度で、前記上昇温度から前記最適分極温度よりも低い温度まで下げ、
前記電場を解除し、シリカ系ガラス材料の室温まで戻す、ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
少なくとも１分間、電場を印加する、ことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の方法。
【請求項１１】
前記上昇が、約400℃以上まである、ことを特徴とする請求の範囲第９項記載の方法。
【請求項１２】
前記電場の強さが、約800V/μm以上である、ことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の方法。
【請求項１３】
シリカ系ガラス材料を真空中で維持しながら、シリカ系ガラス材料を加熱し、電場を印加する、ことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の方法。
【請求項１４】
真空の圧力が、約10-7torr以下である、ことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。
【請求項１５】
シリカ系ガラス材料が加熱源に近接して位置決めされ、該加熱源が真空室内に位置決めされる、請求の範囲第１３項に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも２００００ボルトの電圧を前記シリカ系ガラス材料に印加する、ことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の方法。
【請求項１７】
シリカ系ガラス材料の温度を数分間に１℃の速度で下げる、ことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、一般に光通信に関し、さらに詳細には、熱及び分極電場を用いてシリカ光ファイバ及び他のシリカ系材料を処理し、光変調及びスイッチングに必要な光非線形性を誘導する方法に関する。
ギガヘルツ乃至マルチギガヘルツの範囲で作動する位相変調器及びスイッチは、光通信システム、LAN、及びファイバセンサ、特にファイバジャイロスコープに必要とされる重要な装置である。現在まで、かなりの高周波数(> 1MHz)で、低い電圧位相変調及びスイッチングは、どのような形の全ファイバ部品も入手は不可能である。それは、LiNbO3集積光学(IO)チャンネル導波管装置によって通常提供される。装置は、外からかける電場によって光信号の位相を調節するためにLiNbO3の電気光学的特性に依存する。しかしながら、これらのIO装置が光ファイバ回路に挿入されると、1dBでの比較的高い接続ロスを持ち込むことになる。物理的にIO装置をファイバ（それは豚の尾とも呼ばれる）に接続する工程は、費用がかかり、難しい。これらを、全ファイバ変調器によるチャンネル導波管変調器に置き換えることで、回路ファイバに直接接続できる装置を提供することによる高い費用及び技術的困難を排除できると思われる。接続は又、ファイバ/IO界面で通常発生する機械的不安定性及び望ましくない反射ロスを同時に排除すると思われる。
通信分野では、ロスに関する制約はさらに大きい。ファイバ光市場の大部分は、ロス全体をきわめて低く押さえ、通常0.1dB以下で何百個もの連続のスイッチを含むマルチユーザーシステムである。そのような厳しい条件では、またしても本質的にIO部品を排除する。これらの問題が実際上要求するこれらの装置は、グラスファイバで製作しなければならない。主に、他の応用としては、遠赤外及びUVでファイバ装置で用いれば、低い伝達ロスで有利であろう。このように他の電気光学的装置、電気光学的ファイバ変調器、及びスイッチは、広範囲の波長及び電力で用いることができる。
本発明の概要
本発明の目的は、ガラス材料で大きい電気光学的係数を誘導する新しい工程であり、溶融ガラスで製作する標準的な光ファイバ及びIO導波管を含むが、それらには限定されず、単モードファイバで低電圧電気光学的位相、振幅変調器、及びスイッチを製作することが可能となる。IO相当品のように、これらの装置は、直接、低電圧、低電流電気信号によって作動させることになろう。
すなわち、シリカ光ファイバ又は他のガラス材料をある容器、望ましくは真空室内のオーブン中に置く。オーブンの中の温度を、室温から450℃程度以上の最高温度まで上げる。温度は、物理的にガラス材料を損傷しない速度で上げる。温度を上げる間、又は最高温度に達した後、シリカ材料に電場をかける。電場を800V／μm程度以上とする、電圧を材料の絶縁破壊を超えない限りできるだけ高くし10kV以上とする、の一方又は両方とする。温度と電場を、ある時間（分極時間）、数秒乃至数十分の範囲で維持する。次に、材料を一定の分極平衡に保つことができる遅い速度で昇温する。試料が充分低い温度まで冷えた時に、電圧スイッチを切る。50℃のような、より高い温度でもかまわないが、理想的には室温（通常20℃）が適している。
処理代替例を含む本発明は、図面を参照して以下の説明及び添付請求の範囲から容易に明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明を実施する際に使用する装置を示す。
図２は、本発明の分極温度サイクルを示す時間対温度プロットである。
好適な実施形態の詳細な説明
標準的な単モードファイバは、通常、二次の非線形性、特に電気光学的効果を示さない無定形シリカで製作する。数年前にS.ブリューエクらが、ニューメキシコ大学で開発したアプローチに続いて、我々がファイバで二次の非線形性を誘導するために使用することを提案している工程は分極である。
A.マイヤーズ，N.ミュケージー，及びS.R.J.ブリューエク、“Large Second-Order Nonlinearity in Poled Fused Silica,”Opt. Lett. Vol., 16, 1732(1991)を参照。分極は、ガラス試料の温度を約280℃まで上げ、数分間それを横切る高電圧をかけることで行う（マイヤーらの文献を参照）。この試料工程が、シリカ基質の0.4pm/Vの付近の電気光学的(非線形)係数rを誘導するのに用いられた(X.-C.ロング，R.A.マイヤー、及びS.R.J.ブリューエク，“easurement of linear electrooptic effect in temperature/electric-field poled optical fibers,”Electronic Letters vol. 30, pp. 2162-2163, 1994)。この値は、類似するファイバの異なる工程（光誘導非線形性）によって前もって誘導させられた場合より２〜３倍大い。U.オステルベルグa及びW.マルガリス，“Dye Laser Pumped by Nd :YAG Laser Pulses Frequency Doubled in a Glass Optical Fiber,”Opt. Lett. Vol. 11, 516(1986)及びD.M.クロール及びJ.R.シンプソン，“Photoinduced SecondHarmonic Generation in Rare-Earth-Doped Aluminosilicate, optical Fibers,”Opt. Lett. Vol. 16, No. 21, 1650-1652, Nov.1991を参照。その後、我々及び幾人かの他の研究者が、シリカチャンネル導波管を含む種々のガラス材料の電気光学的位相変調器及び第二高調波発生を実証しようと、この分極工程を試した。A.C.リウ，M.J.F.デゴネット，及びG.S.キノ，“Electro-Optic Phase Modulation in a silica Channel Waveguide,”Opt. Lett. Vol. 19. No. 7, 466-468(April 1994)を参照。これらの測定から推定される電気光学的係数は、Broeckらが報告した値と通常同程度である。しかし、上で定義した分極工程によって作られる非線形領域は、導波管中心の一部分だけにしか達せず、その非線形性がまだ弱過ぎるので、観察された位相変調は比較的低く、約35mrdであった。比較として、有用な位相変調器又はスイッチを作るためには、πの位相変調が必要である。１年半前、オーストラリアで光ファイバ技術センター(OFTC)での同効果に関する研究は、5.8pm/Vという電気光学的係数(r)の実証につながった。フジワラ，D.ウォン，Y.ザオ，S.フレミング，S.ポーレ及びM.スコーツ，“Electra-optic effect induced by UV-excited poling in a silica fiber,”19th Australian Conf. on Opt. Fibre Techno., Postdeadline Paper PDP-3, 1994を参照。そのために彼らは、それまで用いられたよりはるかに強い電場（約80V/μm）、室温、UV照射下で、ファイバを分極した。最近サウサンプトン大学は、1.3pm/Vの電気光学的係数(r)を推定することができるファイバでの新しい結果を報告した。P.G.カザンスキー．A.R.スミス、L.ドン，P. St. J.ラッセル，”Second harmonic generation in silica fibers poled viainternal electrodes,”Conf. on Lasers and Electro-optics 1996, paper CWK2, June 1996を参照。
較正目的のために、LiNbO3という標準的な市販のIO変調器で用いられる電気光学的係数は約31pm/Vである。この値を用いれば、2.5cmの長さのLiNbO3導波管で1.55μmの信号波長でのπの位相変調は、約10Vの電気信号を必要とする。電気光学的効果の応答時間は極めて短く、恐らく10fsの範囲であろう。こうして変調器の応答は、電気回路によって課され、回路設計によりnS乃至psの範囲になるであろう。そのような高調周波数は、かけられた電圧が充分低い（通常10V）ので可能である。考慮すべき重要な事項は、シリカの絶縁定数がLiNbO3の約1/20であることである。その結果、電気光学的シリカファイバ装置は、LiNbO3装置よりも20倍長い場合があるが、同じ能力と、このような周波数応答を有する。その結果、比較的長い装置（数十cm）でさえGHz範囲に応答するであろう。逆に、LiNbO3変調器の条件を、より小さい非線形性を有する分極したシリカ変調器の条件と比べるならば、後者は、より長い装置であるにもかかわらず、同じ調整電圧を必要とし、同じ応答時間を示すであろう。言い換えれば、シリカ装置に関しては、我々は、実用的な高速装置を作るために、すなわち、数pm/V程度のいくらか小さい非線形性を許容することができる。
上の結果は希望を与えるが、電場はいくつかの問題を抱えている。まず第一に、OFTCによって報告された5.8pm/Vという値は、発表以来問題である。我々及び当事者を含むいくつかの研究グループが、その再現を試みたが成功しなかった。第二に、我々を含むいくつかのグループが再現した0.4pm/Vという値は、分極陽極の下数μmの空間的領域でだけ通常現れる。このように非線形領域は、物理的に小さ過ぎて実用装置に使えるほど強いわけではない。第三に、非線形領域の生成に至る物理的過程は、まだ充分理解されていない。そして最近まで、5.8pm/Vという高い値を物理的に説明することができる電場に関する重大な疑問が研究者の間にあった。
我々は、実験及びこの非線形性に対する可能なメカニズムを説明する理論的研究を実施した。現在までのところ、一応の説明はシリカのX(3)のいわゆる修正である。シリカは、Kerr効果として知られている三次の非線形性を示す。修正モデルに従えば、空間を分極する際に電荷（電子）は、材料内の短い距離だけ置き換えられ、例えば、欠陥部位で元の位置よりも少し遠くに捕らえる。これらの電荷は、それらが残した正孔と結合し、内部電場EDCを作る。この分極材料が、変調器として用いられるとき、周波数ωで変調している電場E(ω)がそれを横切ってかけられ、変調すべき光信号が材料に発射される。３つの電場(EDC、E(ω)、及び光信号)は、次に三次の非線形性によって混合され、周波数ωで変調される光信号を生み出す。DC電場は三次の非線形性を調整したと言われる。装置は、電気光学的変調器のように働く。相当量rは、r=1.36χ(3)EDCであることが示される。
この工程で達成することができる最大のrを推定するのにこの方程式を用いることができる。実際には、分極過程によって誘導される電場EDCを推定するのは難しい。しかし、この電場はシリカの絶縁破壊電場を超えることができないので、我々は値の可能な範囲の上限を置くことができる。シリカの破壊電場はあまり知られおらず、ガラス組成、不純物レベル、及び機械的性質を含むいくつかのパラメータに依存するが、ファイバで測定される引用された値で最も高い値は約800V/μmである。上式で使用するのに適当なχ(3)は、直流電場に関するχ(3)である。シリカでは、このパラメータに関する値は測定されたことがないが、テンソルχ(3)の２つの部分間の差の測定から下限値を推定することができる。（例えば、M.C.ファリーズ及びA.J.ロジャーズ，“Temperature dependence of the Kerr effect in a silica optical fiber,”Electronic Letters vol. 19, pp. 890-891, 1983を参照）。この文献から、χ(3)> 1.6 10-22 m2/Vということを推定することができる。前の段落の終わりに引用された式r=1.36χ(3)EDCに基づいて、次に約pm/Vというrに関する最大可能な値が得られる。第一の結論は、修正メカニズムは、バルク試料で測定されたrの大きさ（約0.4pm/V）について説明することができた。第二の結論は、この同じメカニズムは、より最近、報告されたより高いr値（1.3〜5.8pm/V）を説明するかも知れないし、しないかも知れない。
我々が現在、分極工程を考える鍵と感じる第二のメカニズムは双極子配向である。分極の際に試料にかけられた高い電場は、かけられた電場に平行に分子結合（シリカの場合には特にSi-O結合）を空間的に配向させる。それぞれのSi-O結合は非対称な双極子であり、小さい二次の非線形性を示す。
空間的に規則的に配列したSi-O結合を有する結晶性の石英では、すべての分子の寄付は構造的に、かなり大きい巨視的な非線形性（r≒0.5pm/V）を生み出す。Si-O結合が空間的に任意に配列した非分極無定形シリカでは、それらの寄与は相殺される。すなわち正味の巨視的な非線形性は存在しない。無定形シリカを分極させることは、結合のいくつかを優先的方向（かけられた電場の方向）に配向させ、それは有限の巨視的非線形性を誘導する。この双極子方向メカニズムは、高分子のような他の材料の分極ではよく知られている。融合された石英の非線形性に基づく推定は、このメカニズムがこれまでに報告された1.3〜5.8pm/V程度及びそれ以上のr値を与え得ることを示唆する。
我々は最近、さらに誘導されたrの光信号の分極への依存性を理論的に研究することによってこの問題を解明した。我々の発見は、もし非線形性がχ(3)の修正によるものであれば、分極電場に平行な分極を有する光信号と分極電場に垂直な分極を有する光信号は、同じ変調を受けるなければならない、というものである。もしそれが双極子配向によるものであるならば、１つの分極がもう片方よりも３倍強い変調を受けなければならない。我々が実施した最近の未発表の測定及び同様に文献に報告された測定は、２つの分極の変調が明らかに３：１であることを示している。この結果は、双極子配向がありそうなメカニズムであるもう一つの証拠である。
これらの２つの発見に基づいて、我々は、非常に強い非線形性を生み出すことができる改良分極技術を定式化することができる。高密度の結合を配向させるのが理想的であるので、重要な条件は、(1)試料をできるだけ高温に加熱して、分子振動を高め、そして(2)絶縁破壊が起こる位、非常に強い電場をかけて、電場の向きに分子の大部分を配向させる。これは高分子を分極するために通常行われることと一致する。ある文献では、ドープした高分子を100〜500V／μmの電場を用いて分極した（約200℃）。J.F.ヴァリー他，“Thermoplasticity and parallel-plate poling of electro-optic polyamide host thin film”， Appl. Phys. Lett. vol. 60, No. 2, 160-162, Jan. 1993を参照。現在まで、シリカは300℃以下で80V/μm以下の電場を用いて分極されてきた。報告された最も高いr値(5.8pm/V)は、事実80V/μmという最も高い分極電場を用いて得られたが、それは室温で実施された。我々は、分極温度（450℃以上まで）及び電場（シリカの破壊の近くまで、すなわち800V/μ以上）又は電圧（20kV以上）を上げることによって、我々が現在まで行った以上に配向した分子の割合を増加させることができ、それによって、より大きい非線形性さえ誘導することができると確信している。
室温で、乾燥空気の破壊電場は約3V/μmである。これより高い温度では、この値は低下する。空気の破壊電場は、特に高温では非常に低いので、高温、高電場で分極するためには、特別な技術を実際に用いられなければならない。１つの解決策は真空中で操作することである。ある与えられた温度で、空気の圧力が低下するにつれて、降伏電圧は初め低下し、次に増加する。従って、450℃以上の温度で分極することができるためには、分極装置（オーブン、ワイヤ、及び電圧を供給する電極）は、10-7torr以下の真空中に置かなければならない。これは、バルク試料、導波管チップ又はファイバを用いて実施することができる。
代替手段として、本発明の２番目の実施形態はより大きい側方寸法を有する試料を使用することである。側方寸法とはその厚さに垂直な方向での試料の寸法を意味する。これにより、２つの電極間の空気経路が増える。この経路が十分長いときに、その経路に沿う電場は、分極温度で空気の絶縁破壊以下まで下げられ、空気破壊は生じない。特異的な例として、試料が、40kVで、空気の絶縁破壊が0.4V/μmである、ある高い温度で分極されるならば、試料の周りの電極間の空気経路の長さは、40kV/0.4V/μm以上、又は10cm以上でなければならない。従って、この特異的な例では、試料の側方寸法は空気破壊を避けるために10cm以上でなければならない。その結果、この実施形態では、分極は空気中では起き得ず、真空の必要性はなくなる。
他のグループで実証された双子の電極ファイバ（フジワラらの文献及びカザンスキーらの文献を参照）を含む別の技術は、空気中又は真空中で応用することができる。これらのファイバは、心のどちらかの側数μmに対照的に位置し、心に平行に走る２つの小さいな穴を有する点を除いて、標準的な単モードファイバと同じ誘導特性を有する。薄い金属電極は、各穴に逆方向からファイバのある長さに沿って空間的に重なるように挿入される。逆方向から電極を供給することで、空気中での破壊が避けられる。
４番目の可能な実施形態では、いわゆるD形のファイバ、すなわち、ある短い距離（通常数μm）、被覆の表面以下まで心を有するファイバを用いる。このフアイバは、高い真空中で２つの電極間にそれを置いて、それを加熱することによって分極される。非線形領域が、陽極のすぐ下に作られるので、ファイバは配向させられなければならない。その結果、その中心領域は、陽極のすぐ下になる。その結果、非線形領域は、ファイバの中心領域に誘導させられる。この様に、最高位相シフトを生み出し、心を移動する光信号は非線形性でより強く重なるであろう。
当業者は、種々の標準的電場抑制技術（すなわち空気降伏電圧又は電場閾値を増加させることをねらう技術）を、本発明の文脈でそのまま実施することができるのは明らかであることが理解できるであろう（例えば、L.E.メイヤーズ、R.C.エッカート，M.M.フェジェール、W.R.ボセンベルト，及びS.W.ピアース，“Quasi-phase matched optical parametric oscillators in bulk periodicallypoled LiNbO3,”Journal of Optical Society of America B.(Optical Physics), vol. 12, no. 11, pp. 2102-2116, Nov. 1995を参照）。
図１は分極装置の概要を示す。オーブンは容器の中に置かれる。容器は前述のように真空室の場合もある。図２に示す分極の際の試料の熱サイクルは重要である。時間t-t0=0で、試料が室温にあり、オーブンのスイッチを入れ、昇温を開始する。この時、又は温度が最大値T1に達するt=t1の時、分極電圧をかけることができる。加熱の際の昇温速度（図２のα1）は、ガラスの熱損傷を避けることができるくらい遅くしなければならない。通常、１分当たり数度の速度が、シリカ系ガラスでは適切であるが、それより遅くても速くても似た結果が得られる。温度は、t=t1の時からt=t2の時までT0のレベルに強制的に維持する。最適の分極時間t2-t1は、現在の分極工程で用いられる分極時間と同程度、１〜数十分の範囲になろう。ある与えられた分極電場又は電圧に関して、我々は、非線形性強度、非線形領域の深さ、又はその両方に関して最も良い結果を与える最適な分極温度Toptが存在することを期待している。この最適な温度は、実験的に測定することができる。又は、Toptより高いT0を選び、試料を、分極電場がまだかけられている間t=t2の時から充分遅い速度で冷やしてもかまわない。この様に、試料を与えられた温度の近傍で充分長い時間（例えば数分）維持する。温度が、T0からToptに低下するので、試料は、最適な分極条件に達し、温度低下中に再分極される。試料がさらに冷えても（T<<Topt）、温度は、高電圧存在下ではそれ以前から配向していた双極子の有意の運動をさせることができないくらい低いので、その分極状態はそれ以上発達しない。その結果、分極特性は不変で、最適な状態で保たれる。したがって、この方法では、正確な最適な分極温度の正確な知識がなくても最適な分極が可能である。これを可能にするためには、冷却速度（図２のα2）は、試料を一定の分極平衡にするために充分低くすべきである。数分間に１℃（すなわち0.5乃至9.1℃/分）の冷却温度が適切であろう。試料が効率良く低温まで冷やされた後では、温度を、より高い速度で、恐らく１分間に数℃下げてもかまわないであろう。そして温度が下がるにつれて、この速度を増やしてもかまわないであろう。この目的は、全冷却時間を短縮することである。冷却速度を安全に上げ始めることができる温度は、ガラスの組成とその熱履歴に依存するが、予備実験で実験的に求められなければならない。相当する全冷却時間t3-t2は、したがって一般的に10乃至20時間又はそれ以下という範囲にある。試料温度が室温に近づいた時、電場を解除し、分極工程を終了させる。
又は上述のように、実験的にToptを求めて、温度Toptで、次により速い冷却速度（α1）で分極することができる。最適温度Toptは、種々の温度T0で適度に速い冷却速度で（α１と比較して速度α２で）繰り返し分極を実施することによって、そしてそれぞれの分極温度について試料の非線形性を測定することによって実験的に測定することができる。最適な温度とは、非線形性強度、非線形領域の深さ、又はその両方に関して最大非線形性を与える温度である。Toptを求めた後、分極は、より高い速度（例えば１分間に数度）で冷却を行うことができる以外は、前の段落で記述した方法と同じ方法で実施される。
この改良分極技術は、LiNbO3の非線形性のかなり大きい割合に等しい非線形性を生み出すことが期待される。従って、我々は10cmのブァイバで、ただ20〜30Vで、1.55μmの信号のπ位相変調を期待している。装置及び内部ロスは、極めてわずかであろう。
電圧がそれぞれの信号波長について調整されるならば（位相変調が信号波長の逆数で変わるので、すなわち、より短い波長は低い電圧を必要とする）、与えられた装置は、ファイバの誘導帯域幅に等しい帯域幅、すなわち、何百nmを有するであろう。同様に、希望するスペクトル範囲で単モードを有するファイバでそれを作ることによって、UV乃至IR範囲のどこででも作動させられるこの型のファイバ変調器を製作することができる。
本特許に示される工程は、熱分極として知られている既存の工程とは異なる。主な違いは、工程が(1)より高温(450℃以上)、及び(2)高電場（μm当たり何百V）を用いることである。熱分極が通常行われる条件、約280℃の温度及び高印可電圧だが低電場（通常、１乃至数mmの厚さを有する試料を横切って数千V）と比較されたい。
我々が高電場及び高温度での分極の重要性について説明するために上で詳述したメカニズムは、文献に発表されたメカニズムと異なっている。上で述べたように、あるグループは、分極試料の非線形性は、かけられた電場ではなく、かけられた分極電圧に依存すると主張した。すなわち、同じ電圧で分極された異なった厚さの２つの試料は、同じ非線形性を与えることを意味する。Myersらの文献を参照。別のグループは、ある研究結果を発表し、それから、我々がここで述べた結論と全く正反対の結論を導いた。すなわち、「分極シリカの非線形性の背後にある主な機構は空間電荷によるχ(3)の修正である」。P.G.カザンスキー，及びP.St.J.ラッセルレア，“Thermally poled glass: frozen-in electric field or oriented dipoles?”，Opt. Comm. Vol. 110, 611-614,1994を参照。
この食い違いは、本発明の内容には影響しない。発明者が行った未発表の実験は、本特許で記述した分極技術の応用、すなわち、高温（>400℃）及び高電圧（>30kV）又は高電場(>10V/μm)での分極が、文献に記述された、低温及び/又は低電場及び/又は低電圧での熱分極技術で、同じガラスを分極することによって得られるより、強い及び/又は深い二次の非線形性を有する非線形領域を作り出すことを示している。例えば、数種類の市販のバルクのガラスを用いて、分極電圧又は分極電場（400℃付近の分極温度及び約30分の分極時間に関して）のどちらかを増加させると、非線形領域の強度及び/又は深さが増加する。この結論は、ヘラウス・アメリシル社（ドゥルス、ジョージア州）によって製造されたインフラシル302、ヘラシル１およびTO8（市販グレードのシリカ）に当てはまる。他のガラス組成でも同様に、これらの３つの分極パラメータが増加するかもしれない、しかし、これらのパラメータに関する（破壊によって課される）最大及び/又は最適な値は、ガラス組成に依存し、最小の簡単な実験で実験的に求める必要があろう。
本発明は特定の実施形態に関して記述されている。記述は本発明の説明に役立ものであるが、本発明を限定するものではない。当業者は、添付の請求の範囲により画定される本発明の真の精神及び範囲からはずれることなく、種々の改変及び応用を想到し得よう。
【図１】
0004053089.tif 000002
【図２】
0004053089.tif 000003