周期ドメイン反転光導波路による非線形光学効果の研究

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レ-ザ-の登場によって可能となった非線形光学に関する研究は、コヒ-レント光の波長拡充や能動光素子開発を目指した。新しい非線形光学効果や非線形性の大きな無機・有機材料等の研究開発がますます活発化している。非線形光学効果を有効に実現するためには位相整合が不可欠であるが、材料の分散により結晶の光学的異方性を利用することが一般に行われる。このため材料や、使用できるテンソル成分に大きな制約が生じる。このような問題を解決する新しい方法として、本研究では周期ドメイン反転構造非線形光導波路を提案し、そこでの非線形光学相互作用の解析と動作実験を行い、以下に述べる新しい成果を得た。1)周期ドメイン反転構造光導波路による非線形光学効果の理論的検討周期ドメイン反転構造を有する光導波路中での準位相整合法についての理論的検討を詳しく行い、位相整合条件、変換効率、製作誤差等による特性変化を理論的に明らかにした。この結果、相互作用において重要な電界分布の重畳を大きくする条件を明らかにし、効率を高くできることを示した。計算によれば10〜200倍の改善が期待できる。2)LiNbo_3周期ドメイン反転光導波路の試作と第2高調波発生の実験周期ドメイン反転光導波路としてLiNbo_3基板表面にTi拡散による作成法を開発し、その設計・製作の条件を確立した。さらに、プロトン交換により光導波路をその上に設け、素子を試作した。2種類の動作モ-ド(第2高調波を放射モ-ドおよび導波モ-ドとするもの)について、Nd^<3+>てYAGレ-ザを用いて実験を行った。周期約6〜10、μmのドメイン反転層を用い、2つの動作モ-ドを実現し、それぞれについて特性を明らかにし、理論解析との詳細な比較を行った。また変換効率についての構造によらない評価法を明らかにし、従来の結果との比較を行い、周期ドメイン反転光導波路を用いる非線形効果の高効率特性を検証した。