Development of ultracompact microcavity far UV-C second harmonic generation device using low birefringence paraelectric materials

采用低双折射顺电材料开发超紧凑微腔远UV-C二次谐波发生装置

• 批准号: 22KJ2129
• 负责人: 南部 誠明
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2129/
• 关键词: SHG; SBO; GaN; AlN; レーザ; VCSEL

・波長230 nm近傍の深紫外（DUV）光は，皮膚最表面の角質層で吸収されるため殺菌・消毒を目的として人体への直接照射が可能である。DUV光源の有力な候補として，第二高調波発生（SHG）デバイスが挙げられるが，小型，高効率な波長変換デバイスを実現可能なSHG結晶と位相整合方式の組み合わせがない。そこで我々は，これまで必須であると考えられてきた結晶の強誘電性や複屈折性に頼らない微小共振器型位相整合方式を提案し，低複屈折性常誘電体結晶であるGaNを用いた青色SHGを実証した。この方式は，光損傷耐性の高い任意の非線形光学結晶に適用できるため，デバイス材料の選択肢を大幅に拡大した。本研究では、吸収端波長が130 nmと極めて短く，高い光学非線形性と光損傷耐性を有しながらも，強誘電性や複屈折性を呈しないためSHG結晶として注目されてこなかったSrB4O7（SBO）を用いた微小共振器による波長234 nmの SHGを実証した。本成果は、①人体に無害な殺菌消毒用光源、②産業的に極めて重要な真空紫外（VUV）光源、③垂直共振器型面発光レーザー（VCSEL）と集積した励起光源一体型のDUVおよびVUV光源実現への大きな一歩である。・窒化物半導体であるGaNを用いて上記と同様のSHGデバイスを作製し、SHG実証実験を行った。ここでは、励起レーザのパルス幅に対してデバイス構造を最適化することで、これまで実施できていなかった詳細なSHG特性評価を行った。実測した波長変換効率は理論値と極めて高い精度で一致した。・SBOを用いた真空紫外光発生用SHGデバイスを新たに提案し、作製に成功した。

With a wavelength of 230nm near the deep ultraviolet (DUV) light, the surface of the skin may be exposed to direct irradiation of human body. The DUV light source is very powerful, and the second-highest-frequency wave generator (SHG) is very sensitive. It is possible that the phase integration of SHG crystals can be achieved in a small, high-rate wavelength range. It is necessary to make sure that the proposed phase integration method for microresonators is proposed, and the cyan SHG is used for the GaN analysis of low-temperature bending constant electrics. In this way, the optical endurance is high, the non-shaped optical structure is used in any way, and the material is widely used. In this study, the wavelengths of the absorbers and absorbers are 130 nm short, the high optical non-shaped optical endurance is sensitive, and the strong electrical and complex refractive properties are sensitive. The SHG results show that the infrared SrB4O7 (SBO) uses a micro-resonator with a wavelength of 234 nm and SHG to exhibit thermal stability. The main results are as follows: 1 the light source for the disinfection of harmless bacteria in the human body, 2 the extremely important vacuum ultraviolet (VUV) light source of the industry, and 3 the light source of the vertical resonator surface luminous emission sensor (VCSEL). The integrated light source of the DUV filter VUV light source shows excellent performance. The asphyxiated hemispheres were made with the same SHG GaN as the asphyxiated hemispheres, and the SHG products were used as the controls. In order to optimize the performance of the SHG properties, we should use the following information to optimize the system. The theory of wave length variation rate plays an important role in the theory of high precision. SBO uses vacuum Ultraviolet Light (VUV) to make a successful proposal for the raw use of SHG.

项目成果

DUV coherent light emission from ultracompact microcavity wavelength conversion device

超紧凑微腔波长转换器件的 DUV 相干光发射

• DOI: 10.1364/oe.457538
• 发表时间: 2022
• 期刊: Optics Express
• 影响因子: 3.8
• 作者: T. Nambu;T. Yano;S. Umeda;N. Yokoyama;H. Honda;Y. Tanaka;Y. Maegaki;Y. Mori;M. Yoshimura;S. Kobayashi;S. Ichikawa;Y. Fujiwara;R. Ishii;Y. Kawakami;M. Uemukai;T. Tanikawa;and R. Katayama
• 通讯作者: and R. Katayama

第二高調波発生素子及び光源装置

二次谐波产生元件及光源装置

• 发表时间: 2023

234 nm deep ultraviolet second harmonic generationfrom SrB4O7 microcavity

SrB4O7 微腔产生 234 nm 深紫外二次谐波

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Nambu;T. Yano;S. Umeda;N. Yokoyama;H. Honda;Y. Tanaka;Y. Maegaki;Y. Mori;M. Yoshimura;S. Kobayashi;S. Ichikawa;Y. Fujiwara;R. Ishii;Y. Kawakami;M. Uemukai;T. Tanikawa;and R. Katayama;南部誠明;Tomoaki Nambu;Tomoaki Nambu
• 通讯作者: Tomoaki Nambu

SrB4O7微小共振器を用いた深紫外第二高調波発生

使用 SrB4O7 微谐振器产生深紫外二次谐波

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Nambu;T. Yano;S. Umeda;N. Yokoyama;H. Honda;Y. Tanaka;Y. Maegaki;Y. Mori;M. Yoshimura;S. Kobayashi;S. Ichikawa;Y. Fujiwara;R. Ishii;Y. Kawakami;M. Uemukai;T. Tanikawa;and R. Katayama;南部誠明;Tomoaki Nambu;Tomoaki Nambu;南部誠明
• 通讯作者: 南部誠明

SrB4O7微小共振器型深紫外第二高調波発生デバイス

SrB4O7微谐振式深紫外二次谐波发生装置

• 发表时间: 2023
• 作者: T. Nambu;T. Yano;S. Umeda;N. Yokoyama;H. Honda;Y. Tanaka;Y. Maegaki;Y. Mori;M. Yoshimura;S. Kobayashi;S. Ichikawa;Y. Fujiwara;R. Ishii;Y. Kawakami;M. Uemukai;T. Tanikawa;and R. Katayama;南部誠明
• 通讯作者: 南部誠明