エルビウムシリケートを用いた超小型光増幅器の開発

使用硅酸铒开发超小型光学放大器

• 批准号: 12J09603
• 负责人: 中島 崇之
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J09603/
• 关键词: エルビウムシリケート; 小型光増幅器; アップコンバージョン; ゾルゲル法; ラジカルアシスタントスパッタリング法

本年度においては3つの成果が得られた。まず、ラジカルアシスタントスパッタリング(RAS)法を用いたEr/Yシリケート結晶導波路の作製を行った。Er_xY_<2-x>SiO_5の組成比xは0.45である。RAS法により作製した導波路試料はsol-gel法で作製した場合と比較しても82cm^<-1>もの散乱損失が抑制できた事がわかった。これは酸素ラジカルを利用した酸素組成制御とLayer-by-layer堆積法の2つによって導波特性の大幅な改善がみられた。これにより損失の少ない導波路の作製が可能となり光学利得増加が期待できる。もう一つは導波路型デバイスを利用することでEr/Yシリケートにおけるアップコンバージョン係数の評価に取り組んだ。導波路へ励起光を挿入すると結晶中のEr^<3+>が励起され、さらに高い励起強度にすると励起Er^<3+>同士が相互にエネルギーの授受を繰り返すことで緑色発光を顕著に示す。この事象を利用し、緑色発光強度の励起光強度依存性を調査した上で、結晶内Er^<3+>のアップコンバージョンを考慮した4準位系のエネルギー遷移モデルを提案し、計算機を用いたシミュレーションを行った。これによりアップコンバージョン係数は10^<-17>cm^3/s程度であるとわかり、またこの値は以前に報告されたものと比較して同等であったことから、この評価方法は妥当であったと結論づけた。最後にEr/Yシリケート結晶内で生じるエネルギーマイグレーションについて、拡散によるエネルギー移動とそれによって生じる非発光遷移確率の関係をモデル化し、解析および評価を行った。電気双極子によるエネルギー移動係数は3.5x10^<-38>cm^6s^<-1>となり、過去に報告した値と一桁異なるものとなった。ここでEr/Yシリケート結晶は本来持つ蛍光寿命が添加型材料と比較しても1桁程度短いことから、それに対応した結果が得られた。このエネルギー移動からもアップコンバージョン係数の推定が行え、上で示したアップコンバージョン係数と同等のものが得られている。

This year's results are as follows. The まず, ラジカルアシスタントスパッタリング (RAS) method is made of いたEr/Yシリケート crystal waveguide. The composition ratio of Er_xY_<2-x>SiO_5 is x0.45. The RAS method is used to produce the waveguide sample, the sol-gel method is used to produce the occasion, and the comparison is made 82cm^<-1> and the scattering loss is suppressed. The これは acid element ラジカルを utilizes the した acid element composition control and the Layer-by-layer stacking method to significantly improve the waveguide characteristics of the がみられた. It is possible to reduce the loss of the optical waveguide and to increase the optical gain.もう一つはwaveguide type デバイスをutilizationすることでEr/Yシリケートにおけるアップコンバージョン coefficientのvaluation価にtakeりgroupんだ. The waveguide path is used to stimulate light and is inserted into the crystal.と力RISEr^<3+>同士が Mutual にエネルギーの教Receive を缲り returned すことでGreen 発光を顕出に Show す. Utilization of the phenomenon, investigation of the dependence of the green light intensity on the excitation light intensity, Er^<3+>in the crystalージョンをConsidering the した4 level system のエネルギーmigration モデルを proposalし, computer を use いたシミュレーションを行った.これによりアップコンバージョン coefficient は10^<-17>cm^3/s degree であるとわかり、またこの値はPrevious reportされたものとComparisonしてequivalentであったことから、The evaluation methodはappropriateであったとConclusionづけた. In the end, Er/Y シリケートcrystal inner で生じるエネルギーマイグレーションについて,拡san によるエネルギーmoving とそれによって生じるnon-発optical migration accuracy のrelational をモデル化し, analytic およびvaluation価を行った. Electric dipole によるエネルギーmovement coefficient は3.5x10^<-38>cm^6s^<-1>となり, past に report した値と一桁ISO なるものとなった.ここでEr/Yシリケートcrystal material originally has a long light life and is an additive type material. Compared with the short いことから and the それに対応したresults, the result is られた.このエネルギーmovable からもアップコンバージョン coefficient のestimation が行え, The above shows the したアップコンバージョン coefficient and the equivalent のものが得られている.

项目成果

Ero._45Y_1.55SiC_5結晶導波路におけるアップコンパーション係数の評価

Ero._45Y_1.55SiC_5晶体波导上比系数评估

• 发表时间: 2012
• 作者: Mkoma;S. L.;and Kawamura;K.;佐野貴洋;佐野貴洋;佐野貴洋;中島崇之,品川達紀,菅原卓哉,姜友松,木村忠正,一色秀夫
• 通讯作者: 中島崇之,品川達紀,菅原卓哉,姜友松,木村忠正,一色秀夫

Suppression of scattering loss in Erbium-Yttrium Silicate crystalline waveguide fabricated by radical-assisted sputtering

自由基辅助溅射硅酸铒钇晶体波导中散射损耗的抑制

• 发表时间: 2012
• 作者: Mkoma;S. L.;and Kawamura;K.;佐野貴洋;佐野貴洋;佐野貴洋;中島崇之,品川達紀,菅原卓哉,姜友松,木村忠正,一色秀夫;中島崇之,品川達紀,菅原卓哉,姜友松,木村忠正,一色秀夫
• 通讯作者: 中島崇之,品川達紀,菅原卓哉,姜友松,木村忠正,一色秀夫

Cooperative upconversion in Ero._45Y_1.55SiC_5 crystalline waveguide

Ero._45Y_1.55SiC_5晶体波导中的协同上变频

• 发表时间: 2012
• 作者: Mkoma;S. L.;and Kawamura;K.;佐野貴洋;佐野貴洋;佐野貴洋;中島崇之,品川達紀,菅原卓哉,姜友松,木村忠正,一色秀夫;中島崇之,品川達紀,菅原卓哉,姜友松,木村忠正,一色秀夫;中島崇之,品川達紀,菅原卓哉,姜友松,木村忠正,一色秀夫
• 通讯作者: 中島崇之,品川達紀,菅原卓哉,姜友松,木村忠正,一色秀夫