光増幅機能集積LiNbO_3導波路擬似位相整合波長変換素子の研究

集成光放大功能的LiNbO_3波导准相位匹配波长转换器件研究

• 批准号: 13750047
• 负责人: 藤村 昌寿
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750047/
• 关键词: ニオブ酸リチウム; 光導波路; 希土類; 非線形光学; 波長変換; エルビウム; レーザ; 擬似位相整合; 光増幅器; 導波路レーザ; 分極反転グレーティング

研究計画に基づいて研究を実施し、次のような結果を得た。(1)Er添加LiNbO_3基板上での分極反転グレーティング作製技術確立Er拡散のための長時間高温熱処理の際に生じるLiNbO_3結晶-Z面での分極反転層は、擬似位相整合に必要な分極反転グレーティングの作製を妨げる。-Z面にSiO_2を堆積してから熱処理することでその生成を抑制できることを昨年度見出した。本年度はSiO_2膜厚、熱処理時の雰囲気や結晶保持用具の検討を行ない、抑制の再現性を改善できた。しかしながら、熱処理後の結晶での分極反転実験において、分極反転に必要な電圧が増加し、しましま結晶の絶縁破壊が生じてしまった。原因として、極薄い分極反転層が生じてしまっている、または、SiO_2とLiNbO_3の相互作用により新規膜が形成されて残留している、などが考えられる。(2)デバイスの試作と評価分極反転グレーティング作製技術がまだ確立できていないため、デバイス試作には至らなかった。本年度以降も研究を継続し、試作と評価を行なう予定である。その際、(1)での困難を回避する新たな方法として、Erを結晶成長段階で添加した結晶の使用も検討している。熱拡散添加した場合に比べて強い励起光が必要となるが、(1)の問題の回避に加えて、極限増幅率の増大、デバイス作製プロセスの大幅な簡略化、省時間化が可能となる利点もある。(3)デバイスシミュレータ開発モード結合理論による非線形光学波長変換解析とレート方程式によるレーザ動作解析を融合したデバイスシミュレータを開発した。相互作用長30mmのデバイスを想定した場合、100mW程度の励起光入力で、Erによる光増幅の効果が現れ、デバイスのトータル波長変換効率の向上が得られると分かった。

The research plan に basis づ て て study を implementation づ, secondary ような ような results を た. (1) Er add LiNbO_3 substrate で の polarization reverse planning グ レ ー テ ィ ン グ cropping technology establish Er company, scattered の た め の long time high temperature hot 処 の interstate に raw じ る LiNbO_3 crystal -z surface で の は extremely inverse planning layer, quasi phase integration に な points very necessary against planning グ レ ー テ ィ ン グ を hinder the の cropping げ る. -z surface に SiO_2 を accumulation し て か ら hot 処 Richard す る こ と で そ の を inhibition of で き る こ と を yesterday out annual し た. This year, the thickness of the <s:1> SiO_2 film, the <s:1> air 囲 gas や crystallization maintenance tool <e:1> 検 during thermal treatment, the を performance of な な, the inhibition of <s:1> reproducibility を, and the improvement of で た た た. し か し な が ら, hot 処 の after crystallization で の polarization reverse planning be 験 に お い て, points against planning に な necessary electric 圧 が raised し, し ま し ま crystallization の never try to break the 壊 が raw じ て し ま っ た. Reason と し て, extremely thin い inverse planning layer が raw じ て し ま っ て い る, ま た は, SiO_2 と LiNbO_3 の interaction に よ り が new rules on membrane formation さ れ て residual し て い る, な ど が exam え ら れ る. (2) デ バ イ ス の attempt と review 価 points very inverse planning グ レ ー テ ィ ン グ cropping technology が ま だ establish で き て い な い た め, デ バ イ ス attempt に は to ら な か っ た. Since the beginning of this year, を継続 research を継続 を継続, trial work と, evaluation 価を and なう have been approved as である. そ の international, (1) で の difficult を avoid す る new た な method と し て, Er を crystallization growth Duan Jie で add し た crystallization の use も beg し 検 て い る. Hot company bulk add し に た occasion than べ て strong い wound up light が necessary と な る が, problem (1) の の avoid に plus え て, limit raised rate の raised big picture, デ バ イ ス cropping プ ロ セ ス の sharply な briefly, save time が may と な る tartness も あ る. (3) デ バ イ ス シ ミ ュ レ ー タ open 発 モ ー ド combining theory に よ る nonlinear optical wavelength variations in parsing と レ ー ト equation に よ る レ ー ザ action parsing を fusion し た デ バ イ ス シ ミ ュ レ ー タ を open 発 し た. Interaction between 30 mm long の デ バ イ ス を scenarios し た occasions, degree of 100 mw の excitation light で into force, Er に よ る light raised の picture sharper fruit が れ now, デ バ イ ス の ト ー タ ル wavelength variations in working rate の が upward to ら れ る と points か っ た.

项目成果

M.Fujimura, Y.Tamura, T.Kodama, T.Suhara: "Fabrication and characterization of Er-diffused Ti : LiNbO_3 waveguide lasers"Japanease Journal of Applied Physics Pt.2. 41巻・7B号(掲載決定). (2002)

M.Fujimura、Y.Tamura、T.Kodama、T.Suhara：“Er 扩散 Ti : LiNbO_3 波导激光器的制造和表征”《日本应用物理学杂志》第 41 卷，第 7B 期（2002 年出版）。 ）

田村佳伸, 藤村昌寿, 楢原敏明: "Er熱拡散Ti : LiNbO_3導波路の光増幅特性"第49回応用物理学関係連合講演会講演予稿集. No.3(発表予定). (2002)

Yoshinobu Tamura、Masatoshi Fujimura、Toshiaki Narahara：“Er热扩散Ti：LiNbO_3波导的光学放大特性”第49届应用物理学会会议记录第3期（待提交）。

M.Fujimura et al.: ""QPM self-frequency-doubling waveguide laser in Nd : LiNbO_3," in E.Dieguez et al.ed."the state of the art of periodically microstructured nonlinear optical materials""World Scientific (in press). (2003)

M.Fujimura 等人：“Nd : LiNbO_3 中的 QPM 自倍频波导激光器”，E.Dieguez 等人的“周期性微结构非线性光学材料的最新技术”“世界科学 (in

田村佳伸, 藤村昌寿, 楢原敏明: "Er熱拡散Ti : LiNbO_3導波路アンプ/レーザーの作製"レーザー学会学術講演会第22回年次大会講演予稿集. 174 (2002)

Yoshinobu Tamura、Masatoshi Fujimura、Toshiaki Narahara：“Er热扩散Ti：LiNbO_3波导放大器/激光器的制造”日本激光学会第22届年会论文集174（2002）。

M.Fujimura, et al.: "Fabrication and characterization of Er-diffused Ti : LiNbO_3 waveguide lasers"Japanese Journal of Applied Physics Pt.2. 41・7B. 4802-4805 (2002)

M.Fujimura 等人：“Er 扩散 Ti : LiNbO_3 波导激光器的制造和表征”日本应用物理学杂志 Pt.2 41・7B (2002)。