ナノ磁性フォトニック結晶を用いた高出力マイクロチップレーザ用Qスイッチの開発

利用纳米磁性光子晶体开发高功率微片激光器Q开关

• 批准号: 09J07394
• 负责人: 後藤 太一
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J07394/
• 关键词: 磁気光学効果; デュアルキャビティ; 直接接着法; マイクロチップレーザ; Qスイッチ; 表面粗さ; 磁性ガーネット; ナノ磁性フォトニック結晶; 磁性フォトニック結晶; 共振器レーザー; デュアルキャビティー構造; Nd:GdVO4結晶; マトリクスアプローチ法; 近赤外波長

磁性ガーネット膜を誘電体ミラーで挟んだ構造をもつ,ナノ磁性フォトニック結晶は,可視光領域で,高い透過率と大きな磁気光学効果をもつ.さらに,先の研究より,質量を持たないスピンを制御し,偏光角を制御することが可能なことから,数十ナノ秒の高速光スイッチが実験的に示された.これら,ナノ磁性フォトニック結晶の特徴は,手のひらサイズのマイクロチップQスイッチレーザ内で重要な役割を果たすQスイッチとして利点が多いと考え応用研究を行っている.昨年度までの理論的,及び実験的な研究で高い性能をもつことが明らかになった誘電体ミラー内に2つの欠陥層をもつ光学媒体(デュアルキャビティー構造)の形成を行った.昨年度,デュアルキャビティ構造の形成を,直接接着法を用いて行うことを検討したが,目的の値にまで達しなかった.本年度は,形成方法の改善を試みた.まず,具体的な特性劣化の原因を突き止めた.1)膜表面の粗さ,2)膜厚分布,3)膜の歪み,が原因と分かった.磁性ガーネット膜の結晶化に必要な熱処理温度を700度程度まで抑えることで,膜表面の粗さを改善した.膜厚分布は,成膜時の基板とターゲット間隔を広げることで解決した.膜の歪みは,基板の成膜面とは逆側に歪みを相殺する層を形成することで解決した.これらの解決法を用いてデュアルキャビティ膜を直接接着法によって形成した.この結果,全てスパッタ法で形成した試料と比べて,透過率は約3倍,磁気光学効果の大きさは約4倍まで増大することに成功した.マトリクスアプローチ法を用いた,試料の光学解析を行ったところ,試料に垂直入射した光は殆ど均等に2つの欠陥層に強く局在し,建設的な位相干渉を生じさせた結果,磁気光学効果が増大したことが分かった.一方,このナノ磁性フォトニック結晶を含んだ,Qスイッチレーザ光学系を構築した結果,磁気光学効果の大きさに応じた,レーザ発振の制御が確認できた.これらの結果から,ナノ磁性フォトニック結晶を用いて小型化された磁気光学効果駆動型のマイクロチップQスイッチレーザの開発が強く期待される.

Magnetic ガ ー ネ ッ ト membrane を induced electricity body ミ ラ ー で carry ん だ tectonic を も つ, ナ ノ magnetic フ ォ ト ニ ッ ク crystallization は, で visible light area, high い transmittance と big き な magnetic 気 optical unseen fruit を も つ. さ ら に, first の research よ り, quality を hold た な い ス ピ ン を royal し, polarization Angle を suppression す る こ と が may な こ と か ら, dozens of ナ ノ seconds の ス light at a high speed イ ッ チ が be 験 に さ in れ た. こ れ ら, ナ ノ magnetic フ ォ ト ニ ッ ク crystallization の, 徴 は, hand の ひ ら サ イ ズ の マ イ ク ロ チ ッ プ Q ス イ ッ チ レ ー ザ で important な "を cut fruit た す Q ス イ ッ チ と し て more tartness が い と exam え 応 line with research を っ て い る. Yesterday's annual ま で の theory, and び be 験 な research で high い performance を も つ こ と が Ming ら か に な っ た induced electricity body ミ ラ ー に within 2 つ の owe 陥 layer を も つ optical media (デ ュ ア ル キ ャ ビ テ ィ ー structure) の line form を っ た. Last year, デ ュ ア ル キ ャ ビ テ ィ tectonic の を formation, direct then を with い て line う こ と を beg し 検 た が, on purpose の numerical に ま で da し な か っ た. の は this year, the formation method to improve を try み た. ま ず, specific reasons degradation is の な を tu き check め た. 1) membrane surface の coarse さ, 2) the film thickness distribution, 3) membrane み の slanting, が reason と points か っ た. Magnetic ガ ー ネ ッ の ト membrane crystallization に necessary な 処 manage を temperature 700 degrees degree ま で え suppression る こ と で, membrane surface の coarse さ を improve し た. The film thickness distribution とタ, during film formation, the <s:1> substrate とタ ゲット ゲット is spaced を wide げる とで とで とで to solve the <s:1> た. Membrane の slanting み は, substrate の film surface と は inverse side に slanting み slay を す を る layer formed す る こ と で solve し た. こ れ ら の を solving method using い て デ ュ ア ル キ ャ ビ テ ィ membrane を direct then に よ っ て form し た. こ の as a result, the whole て ス パ ッ タ method で form し た sample と than べ て, transmittance は about 3 times, magnetic 気 optical unseen fruit の big き さ は about 4 times ま で raised large す る こ と に successful し た. マ ト リ ク ス ア プ ロ ー を チ method with い た, sample line の optical analytical を っ た と こ ろ, sample に vertical incidence し た light は almost equal ど に 2 つ の owe 陥 layer に く bureau in し, な for the construction of a coherent involved を raw じ さ せ た as a result, the magnetic 気 optical unseen fruit が raised large し た こ と が points か っ た. Side, こ の ナ ノ magnetic フ ォ ト ニ ッ ク crystallization を containing ん だ, Q ス イ ッ チ レ ー ザ optics を build し た as a result, the magnetic 気 optical working big fruit の き さ に 応 じ た, レ ー ザ の 発 vibration suppression が confirm で き た. こ れ ら の results か ら, ナ ノ magnetic フ ォ ト ニ ッ ク crystallization を with い て miniaturization さ れ た magnetic 気 optical unseen fruit 駆 moving type の マ イ ク ロ チ ッ プ Q Youdaoplaceholder0 ス ッチレ ザ ザ ス development が strong く anticipation される.

项目成果

Magneto- and multiferroic photonics and their application to spatial light modulators

磁光子学和多铁性光子学及其在空间光调制器中的应用

• 发表时间: 2010
• 作者: 井上光輝;高木宏幸;後藤太一;H.Sato;久米章博;林攀梅;A.V.Baryshev
• 通讯作者: A.V.Baryshev

Faraday rotation of a magnetophotonic crystal with the dual-cavity structure

• DOI: 10.1063/1.3365431
• 发表时间: 2010-05-01
• 期刊: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
• 影响因子: 3.2
• 作者: Goto, Taichi;Baryshev, Alexander V.;Inoue, Mitsuteru
• 通讯作者: Inoue, Mitsuteru

電気光学材料と磁気光学材料を挟んだマイクロキャビティ膜の形成

夹层电光和磁光材料的微腔薄膜的形成

• 发表时间: 2011
• 作者: 後藤太一;磯谷亮介;鈴木祐太;荒木隆平;高木宏幸;井上光輝
• 通讯作者: 井上光輝

直接接着法を用いた磁性フォトニックデュアルキャビティの形成

利用直接粘附法形成磁光子双腔

• 发表时间: 2010
• 作者: Tanaka Y;Kinbara M;Nagai Y;Kuroishi T;Endo Y;Sugawara S;芳賀洋二
• 通讯作者: 芳賀洋二

光変調システムの制御方法,光変調システム及びそれに用いる光学体

光调制系统的控制方法、光调制系统及其所使用的光学体

• 发表时间: 2013