石英ガラス光導波路を用いた紫外の位相整合第2高調波発生

使用石英玻璃光波导产生紫外相位匹配二次谐波

• 批准号: 07750054
• 负责人: 杉原 興浩
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Shizuoka University
• 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750054/
• 关键词: 非線形ガラス; ポーリング; 第2高調波発生; ゲルマニウムドープ石英; 高周波スパッタリング; ゾルゲル法; チャネル形光導波路; チェレンコフ放射型位相整合

最近、光学的等方性を有するガラス材料をポーリングすることにより、2次の非線形性が発現し、短波長への波長変換素子や光変調器への応用が期待されている。しかし、非線形ガラス材料を用いた薄膜光導波路デバイス加工は行われておらず、従って高効率なSHG素子の報告はなかった。本研究では、高周波スパッタリングを用いて、石英ガラス基板上にゲルマニウムドープ石英ガラス薄膜を堆積させ、高温でポーリングを行うことにより、2次非線形性の発現、及び導波路デバイス加工と位相整合SHGの観測を行った。作製したガラス薄膜のポーリング処理により0.8pm/V以上の非線形性を得た。また、非線形性の光学的安定性の評価を行った。高温での加速試験を行い、アレニウスプロットを用いて常温での非線形性の寿命は310年と評価された。そして紫外高エネルギーのN_2レーザ光照射でも劣化はなく、紫外領域での高い安定性を示し、実用が可能であることがわかった。次に、この薄膜光導波路に基本波レーザ光を導波させ、緑及び青色のチェレンコフ放射型位相整合SHGを観測した。更に、フォトリソグラフィ技術を用いて初めて単一モードチャネル導波路を作製し、基本波光を伝搬させたところ、これ迄より1桁以上高効率の位相整合SHGを観測した。また、ゾルゲル法を用いてソーダライムガラス基板上にゲルマニウムドープ石英ガラス薄膜を合成し、ポーリング処理を行うことにより、ゲルマニウムドープ量30%のとき12.5pm/Vの非線形性を得た。この値はこれまでに報告された非線形ガラスの中で最大の非線形性であった。

Recently, optical isotropic を have す る ガ ラ ス material を ポ ー リ ン グ す る こ と に よ り, two の nonlinear が 発 し, short wavelength へ の wavelength variations in grain son や - light modulator へ の 応 with が expect さ れ て い る. を し か し, nonlinear ガ ラ ス materials with い た thin film optical wave road デ バ イ ス processing line は わ れ て お ら ず, 従 っ て high working rate な SHG element child の report は な か っ た. This study で は, high frequency ス パ ッ タ リ ン グ を with い て, quartz ガ ラ ス substrate に ゲ ル マ ニ ウ ム ド ー プ quartz ガ ラ ス film を accumulation さ せ, high-temperature で ポ ー リ ン グ を line う こ と に よ り, two nonlinear の 発 presently, and び guided wave road デ バ イ ス processing と phase integration SHG の 観 measuring line を っ た. To fabricate <s:1> たガラス films, <s:1> ポ ポ リ リ グ グ, and handle によ <s:1> <s:1> with a density of 0.8pm/V or more. The <s:1> nonlinearity を obtained た. Youdaoplaceholder0, the stability of non-linear <s:1> optics is evaluated by 価を and った. High-temperature で <s:1> acceleration test を performance 価された, アレニウスプロットを performance アレニウスプロットを て normal temperature で <s:1> non-linear <s:1> life <e:1> 310 years と evaluation 価された. そ し て high uv エ ネ ル ギ ー の N_2 レ ー ザ light で も degradation は な く, ultraviolet area で の い high stability を し, may be used が で あ る こ と が わ か っ た. に, こ の thin film optical wave road に basic wave レ ー ザ を light guided wave さ せ, green and び cyan の チ ェ レ ン コ フ radiation type phase integration SHG を 観 measuring し た. More に, フ ォ ト リ ソ グ ラ フ を ィ technology with い て early め て 単 a モ ー ド チ ャ ネ ル し を for guided wave road system, the basic wave を 伝 move さ せ た と こ ろ, こ れ effect よ り の phase 1 girder above high working rate integrating SHG を 観 し measurement た. を ま た, ゾ ル ゲ ル method with い て ソ ー ダ ラ イ ム ガ ラ ス substrate に ゲ ル マ ニ ウ ム ド ー プ quartz ガ ラ ス film し を synthesis, ポ ー リ ン グ 処 Richard を line う こ と に よ り, ゲ ル マ ニ ウ ム ド ー プ 30% の と き 12.5 PM/V の nonlinear sex を た. The <s:1> <s:1> value ガラス れまでに れまでに reports the で maximum <s:1> nonlinearity であった in the された nonlinearity ガラス <s:1>.

项目成果

武藤、平間、藤村、杉原、岡本: "ゾルゲル法によるGeドープシリカ薄膜の大きな2次非線形性" 第56回応用物理学会学術講演会予稿集. 3. 27a-SQ-15 (1995)

Muto、Hirama、Fujimura、Sugihara、Okamoto：“利用溶胶-凝胶法研究掺锗二氧化硅薄膜的大二阶非线性”日本应用物理学会第 56 届年会论文集 3. 27a-SQ-15。 (1995)

平間、藤村、杉原、岡本: "石英系ガラス薄膜のSHGの安定性" 第56回応用物理学会学術講演会予稿集. 3. 27a-SQ-16 (1995)

Hirama、Fujimura、Sugihara、Okamoto：“二氧化硅基玻璃薄膜中二次谐波的稳定性”日本应用物理学会第 56 届年会论文集 3. 27a-SQ-16 (1995)。

平間、武藤、杉原、岡本: "Highly Active Second-Order Nonlinearity from Poled Silica Thin Film" Optical Review. 3(印刷中). (1996)

Hirama、Muto、Sugihara、Okamoto：“极化二氧化硅薄膜的高活性二阶非线性”光学评论 3（出版中）。