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2次非線形光学効果のカスケーディングによる超高速光スイッチング素子の研究

级联二阶非线性光学效应超快光开关器件研究

基本信息

批准号：
12750034
负责人：
芦原聡
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

次世代の毎秒テラビット光通信・情報処理や超短光パルス発生・制御においては、全光制御が必須の技術である。本研究では、カスケード2次非線形光学効果を用いた全光スイッチングの基礎特性解明およびその実現を目的とした。特にこれまで行われなかった、フェムト秒光パルスでの動作に焦点を絞った。まず、BBO非線形結晶におけるタイプ1角度位相整合配置で、フェムト秒光パルスに誘起されるカスケード非線形位相シフトの時間プロファイル等を数値計算および実験により明らかにした。また、カスケード非線形効果を利用した新しい超短光パルス圧縮システムを提案し実現した。カスケード非線形効果特有の負性位相シフトと媒質の正常分散をバランスさせると可能となる、ソリトン的パルス圧縮システムである。計30ミリ程度のBBO結晶を用いて、チタンサファイアレーザーの再生増幅パルス(中心波長800nm)を135fsから45fsへと約3分の1への圧縮を実現した。このシステムのメリットは非常にシンプルであることとエネルギーロスが10%程度と極めて少ないことである。圧縮された光パルスは、Frequency-Resolved Optical Gating法により振幅・位相特性まで特定した。数値計算により、原理的には25fs程度までの圧縮が可能であることを示した。次に、より高機能なカスケード素子実現へ向け、強誘電体タンタル酸リチウム結晶の分極反転素子を作製し、そのカスケード非線形効果のフェムト秒応答特性を測定した。結晶基板に周期電極をパターニングした後(周期3ミクロン)、電圧印加法によりポーリングを行った。大きな非線形光学定数(15pm/V)と真性非線形屈折率の協力的効果により、大きな正の非線形位相シフトが発生することを確認した。またその大きさと時間プロファイルが位相不整合量により変化する特性も明らかにし、光スイッチング動作への指針を示した。

Next generation optical communication, information processing, ultra-short optical transmission, control, and all-optical control technologies This study aims to solve the fundamental characteristics of the two-order nonlinear optical effect by using the full-optical effect. Special attention is paid to the focus of the action. In addition, BBO non-linear crystals are arranged in an angular phase integration manner, and the optical properties are induced by the non-linear phase. The new ultra-short optical fiber compression system is proposed to realize the non-linear effect. The negative phase characteristic of the non-linear effect and the normal dispersion of the medium may be reduced by a small amount of pressure. The BBO crystallization of 30 degrees of purity is realized by using a medium temperature, a medium temperature, a medium temperature and a medium temperature. This is a very common problem. It's a problem. It's a problem. Frequency-Resolved Optical Gating Method for Amplitude and Phase Characteristics The number of calculations, the principle of the degree of 25fs, and the reduction of the pressure can be shown. Second, the high function of the crystal element to achieve the direction, the strong dielectric properties of the crystal element to control the polarization, the high performance of the non-linear effect of the crystal element to determine the second response characteristics. Crystallization substrate periodic electrode after cycle 3 (cycle 3), voltage printing addition after cycle 3 The results of the cooperation between the large nonlinear optical constant (15pm/V) and the true nonlinear refractive index are confirmed. For example, if the time is large enough, the phase unconformity will be changed, and the light will be changed.