Nd熱拡散LiNbO_3導波路レーザ/増幅素子の高性能化に関する研究

本研究では、高性能NdドープLiNbO_3導波路レーザ/増幅素子の実現を目的として、基板材料の選択、導波路作製・評価を含めた系統的な実験的検討を行ない、安定かつ高効率なLiNbO_3導波路レーザ作製に成功した。1.6種類のNdドープLiNbO_3導波路を作製して、これらのNd吸収、光損傷、蛍光スペクトラムを測定・比較した結果、熱拡散でNdをドープしたMgO:LiNbO_3にプロトン交換・アニール法で形成した導波路がレーザ/増幅素子の材料として最適であることを初めて見出した。2.上記の導波路において、1084nmレーザ発振パワー25mW、スロープ効率50%を達成した。この特性は、これまで報告されたLiNbO_3導波路レーザより優れており、また再現性良く安定かつ高効率なレーザ発振が得られる。3.増幅については、光通信波長帯(1.5μm)で検討を行ない、Er熱拡散LiNbO_3導波路においてグロスゲイン16.5dBを得た。さらに、基底準位吸収を低減するためにEr選択熱拡散の最適化について継続して検討している。4.上記の実験と並行して、ArFエキシマレーザアブレーションによるLiNbO_3単結晶膜成長を行ない、Nd、Er等の希土類ドープLiNbO_3光導波路膜堆積の基礎データを蓄積した。これはレーザ/増幅機能を有するLiNbO_3光機能デバイスの新たな展開を示唆するものである。

本研究では、高性能NdドープLiNbO_3導波路レーザ/増幅素子の実現を目的として、基板材料の選択、導波路作製・評価を含めた系統的な実験的検討を行ない、安定かつ高効率なLiNbO_3導波路レーザ作製に成功した。1.6種類のNdドープLiNbO_3導波路を作製して、これらのNd吸収、光損傷、蛍光スペクトラムを測定・比較した結果、熱拡散でNdをドープしたMgO:LiNbO_3にプロトン交換・アニール法で形成した導波路がレーザ/増幅素子の材料として最適であることを初めて見出した。2.上記の導波路において、1084nmレーザ発振パワー25mW、スロープ効率50%を達成した。この特性は、これまで報告されたLiNbO_3導波路レーザより優れており、また再現性良く安定かつ高効率なレーザ発振が得られる。3.増幅については、光通信波長帯(1.5μm)で検討を行ない、Er熱拡散LiNbO_3導波路においてグロスゲイン16.5dBを得た。さらに、基底準位吸収を低減するためにEr選択熱拡散の最適化について継続して検討している。4.上記の実験と並行して、ArFエキシマレーザアブレーションによるLiNbO_3単結晶膜成長を行ない、Nd、Er等の希土類ドープLiNbO_3光導波路膜堆積の基礎データを蓄積した。これはレーザ/増幅機能を有するLiNbO_3光機能デバイスの新たな展開を示唆するものである。