強誘電体周期分極反転構造を用いた電気光学デバイスに関する研究

铁电周期极化结构电光器件的研究

• 批准号: 13J00309
• 负责人: 井上 敏之
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J00309/
• 关键词: 強誘電体; 電気光学; ニオブ酸リチウム; 光変調器; 周期分極反転構造; 変調器

電気光学(EO)特性に優れ、高い光損傷耐性を示すMgO添加LiNbO3およびLiTaO3における短周期分極反転構造の作製技術の確立とEOデバイスへの応用を目指した。0.2mm厚MgO添加LiNbO3に周期3.6μmの分極反転構造作製を行った。電子ビーム描画により周期3.6μmのAl波板電極構造を形成した。-z面上にSiO2絶縁層を堆積し、Au一様電極を堆積した。結晶を150℃に加熱した状態で単一パルス電圧を印加し分極反転を行ったところ、高品質な周期分極反転構造が作製できた。作製した周期分極反転構造を用いてEO偏光変換型光変調器を構成した。デバイス出射後の水平・垂直偏光パワーの変調器印加電圧依存性を調べたところ、印加電圧が2.6kVのときに偏光変換効率が最大(90%)となり、変調器の波長受容幅の測定値は0.7nmは計算値0.6nmとよく一致した。0.5mm厚MgO添加LiTaO3に周期7.5μmの分極反転構造の作製を試みた。結晶+z面上に周期7.5μmのAl波板電極構造を形成し、-z面上にAu一様電極を堆積した。550℃の酸素雰囲気中で8時間の結晶アニーリングを行った後に電圧印加分極反転を行うことにより、周期分極反転構造の一様性を改善できることを当研究室において見出した。作製した周期分極反転構造を用いてEOブラッグ偏向型光変調器を構成した。透過光・回折光パワーの印加電圧依存性を調べたところ、印加電圧が110Vのときに回折光パワーが最大(透過光パワーが最小)となり、最大回折効率97%が得られた。レーザ光入射角度受容幅(半値全幅)の測定値0.16°は計算値0.15°とよく一致した。以上により、高光損傷耐性強誘電体結晶における周期分極反転作製技術が確立でき、デバイス応用可能性が実証できた。

Excellent electrical and optical (EO) characteristics, high light damage resistance, MgO addition LiNbO3 and LiTaO3, establishment of short-period polarization structure, EO degradation and its application 0.2 mm MgO doped LiNbO3 with a period of 3.6μm and polarization inversion structure. The electrode structure of Al wave plate with a period of 3.6μm was formed. SiO2 insulating layer on z surface, Au electrode on z surface Crystallization at 150 ° C for heating conditions, high quality periodic polarization structure The structure of the periodic polarization-polarization modulator is described. The polarization conversion efficiency of the horizontal and vertical polarization modulators after emission is the highest (90%), and the wavelength acceptance amplitude of the modulators is 0.7nm. The calculated value is 0.6nm. 0.5mm MgO doped LiTaO3 for the period of 7.5μm polarization structure of the fabrication test. Al wave plate electrode structure with period of 7.5μm on crystal +z plane was formed, and Au wave plate electrode was deposited on-z plane. 550℃ in the acid phase of 8 hours after the crystallization, voltage printing, polarization, polarization. The structure of the periodic polarization-type optical modulator is composed of two parts: one part is composed of two parts and the other part is composed of two parts. Transmitted light and return light have a voltage dependence of 110V and a maximum return light efficiency of 97%. The measured value of the incident angle of light is 0.16°, while the calculated value is 0.15°. The periodic polarization reaction technology for the high light damage resistance ferroelectric crystallization has been established and the possibility of its application has been demonstrated.

项目成果

Fabrication of MgO:LiNbO<SUB>3</SUB> Domain Inverted Structures with Short Period and Application to Electro-Optic Bragg Deflection Modulator

短周期MgO:LiNbO<SUB>3</SUB>畴倒置结构的制备及其在电光布拉格偏转调制器中的应用

• DOI: 10.1587/transele.e97.c.744
• 发表时间: 2014
• 期刊: IEICE Transactions on Electronics
• 影响因子: 0.5
• 作者: Keisuke Nogi;Tetsuaki Fujihara;Jun Terao;Yasushi Tsuji;T. Inoue and T. Suhara
• 通讯作者: T. Inoue and T. Suhara

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MgO(8mol%)添加LiTaO3周期分極反転構造を用いた電気光学ブラッグ偏向型光変調器

采用MgO（8 mol%）掺杂LiTaO3周期性极化结构的电光布拉格偏转型光调制器

• 发表时间: 2015
• 作者: 井上敏之;栖原敏明
• 通讯作者: 栖原敏明

表面活性化接合Mgo : LiNbO_3/SiO_2/Au/LiNbO_3薄板導波路における1μm級周期分極反転構造の作製

表面活性结Mgo：LiNbO_3/SiO_2/Au/LiNbO_3薄板波导中1μm级周期性极化结构的制备

• 发表时间: 2013
• 作者: 藤本拓也;井上敏之;栖原敏明
• 通讯作者: 栖原敏明

Electro-optic polarization conversion type modulator for short-wavelengthlight using periodically poled MgO : LiNbO_3

使用周期性极化MgO:LiNbO_3的短波长光电光偏振转换型调制器

• 发表时间: 2013
• 作者: 野木馨介;岩﨑和貴;藤原哲晶;寺尾 潤;辻 康之;ISONO Takumi;K. Sato;Hiroko Tanabe;T. Inoue and T. Suhara
• 通讯作者: T. Inoue and T. Suhara