強誘電体結晶における周期的分極反転構造の生成と導波型非線形光学波長変換の研究

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究は強話電体結晶の分極反転現象を実験的に調べて非線型光学波長変換に必要な位相整合用周期構造を作製する技術を確立し,高性能な波長変換デバイス実現の基礎的検討を行なうことを目的とした。得られた成果は以下のように要約される。1.分極反転の実験的検討 分極反転誘起法として,LiNbO_3結晶表面にSiO_2溶膜を埋膜・パタ-ン化し約1000℃で熱処理することでSiO_2膜下で分極を反転できることが見出した。このSiO_2装荷誘起法の特性を調べ,導波型波長変換デバイスに適した数μm周期の反転構造を再現性よく実現できることを示した。また新しい誘起法として室温における収束電子ビ-ム走査照射による分極反転について検討し,導波型デバイス作製のための最適照射条件を明らかにするとともに,多くの実験的知見を得た。さらに赤外線急速加熱によるマイクロアニ-リングについて検討するためCO_2レ-ザを用いた実験を開始した。2.波長変換デバイスの理論設計 分極反転構造を用いた擬似位相整合型デバイスについて,1で得られた知見をもとに,分極反転の不完全さや最適パラメ-タからのずれを有する現実的なデバイスモデルを用いてその特性を計算し,理論持性を明らかにした。また分極反転構造を用いたチェレンコフ放射型波長変換デバイスの設計理論を確立した。3.波長変換デバイスの試作と評価・改善 SiO_2装荷誘起法および電子ビ-ム走査照射法による分極反転構造生成とプロトン変換による光導波路形成を組合わせて数種のプロトタイプデバイスを試作し、YAGレ-ザ、Ti:Al_2O_3レ-ザ光からの第2高調波(緑一紫色光)発生の実験を行ないデバイス特性を評価した。これまでの研究と同等以上の変換効率が得られ,本研究の分極反転法の有効性が示された。