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Novel optical devices for photonic networks using nonlinearity in carbon nanotubes

利用碳纳米管非线性的新型光子网络光学器件

基本信息

批准号：
16360166
负责人：
YAMASHITA Shinji
金额：
$ 9.66万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16360166/
关键词：
Carbon nanotube Fiber laser Mode locking Saturable absorption Nonliear effects Optical switch Short pulse generation Evanescent wave 自己位相変調非線形偏波回転平面導波路 Dシェイプ光ファイバ

项目摘要

This project aims at realizing novel optical devices based on carbon nanotubes (CNT). We mainly concentrated on three topics, mode-locked fiber lasers using CNT thin films, CNT waveguides and fibers using evanescent wave coupling, and CNT based optical switches.(1)Mode-locked fiber lasers using CNT thin films : We demonstrated that CNT thin film can mode-lock the fiber laser at wide wavelength range from 1 to 1.6 microns. We also demonstrated high-repetition-rate (〜10GHz) mode-locked fiber laser by reducing the cavity size using the CNT thin film.(2)CNT waveguides and fibers using evanescent wave coupling : We prepared a CNT coated over-clad-less planar waveguide, and observed saturable absorption through evanescent wave coupling between the guided mode and the CNT. We successfully applied it for mode-locking the fiber laser. Based on the same principle, we fabricated fiber-type CNT devices using side-polished D-shaped fibers and tapered fibers, and also applied it as the mode locker.(3)CNT-based optical switches : We studied the possibility of optical switching using CNTs. By using the CNT coated planar waveguide in a nonlinear loop mirror (NOLM) configuration, we obtained the change of coupling ratio by about 20%. We also acheived the optical switching based on nonlinear polarization rotation (NPL) in a 5cm-long CNT coated D-shaped fiber with the switching power as low as 50mW and the extinction ratio as high as >20dB. It suggests that the nonlinear coefficient of the CNT is as high as 10^6 W^<-1>m^<-1>.

该项目旨在实现基于碳纳米管（CNT）的新型光学器件。我们主要集中在三个主题上，即使用CNT薄膜的锁模光纤激光器、使用倏逝波耦合的CNT波导和光纤以及基于CNT的光开关。（1）使用CNT薄膜的锁模光纤激光器：我们证明了CNT薄膜可以在1至1.6微米的宽波长范围内锁模光纤激光器。我们还通过使用CNT薄膜减小腔尺寸，展示了高重复率（〜10GHz）锁模光纤激光器。（2）使用倏逝波耦合的CNT波导和光纤：我们制备了CNT涂层无包层平面波导，并通过导模和CNT之间的倏逝波耦合观察到可饱和吸收。我们成功地将其应用于光纤激光器的锁模。基于同样的原理，我们使用侧面抛光的D形光纤和锥形光纤制作了光纤型CNT器件，并将其用作锁模器。(3)基于CNT的光开关：我们研究了使用CNT进行光开关的可能性。通过在非线性环镜（NOLM）配置中使用CNT涂层平面波导，我们获得了约20%的耦合比变化。我们还在5cm长的CNT涂层D形光纤中实现了基于非线性偏振旋转（NPL）的光开关，开关功率低至50mW，消光比高达>20dB。这表明CNT的非线性系数高达10^6 W^<-1>m^<-1>。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Mode-Locked Fiber Lasers Using Adjustable Saturable Absorption in Vertically Aligned Carbon Nanotubes

DOI：
10.1143/jjap.45.l17
发表时间：
2005
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
S. Yamashita;Y. Inoue;S. Maruyama;Y. Murakami;H. Yaguchi;Tomoharu Kotake;S. Set
通讯作者：
S. Yamashita;Y. Inoue;S. Maruyama;Y. Murakami;H. Yaguchi;Tomoharu Kotake;S. Set

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