非線形導波路の特性とその光機能素子への応用

三次の非線形分極率が大きなカー媒質から成る非線形薄膜光導波路は、光入力と光出力の間にスイッチングやヒステリシス等の情報処理機能が存在するので、新しい光機能素子に応用できる可能性を持っている。本研究では、非線形導波路の新しい現象やその応用の可能性を探る為に、理論的及び実験的検討を行った。理論面では、非力一形の非線形性や非線形定数の飽和等のより現実的なモデルを取り入れて色々な導波路の解析を行った。駆動光強度を低減化するには、ステップ形よりグレーディド形の導波路の方が優れている。TE波だけでなく、今まで解析が困難な為に殆ど調べられていなかったTM波の伝搬特性も調べた。駆動光強度の差異を除けば、TE、TM波共に同じ様な振舞を示すことが明らかになった。又、最近大きな非線形性を有すると言うことで関心が持たれている多重量子井戸の厳密な解析を行うと共に簡単な近似解析も得た。現在、ビーム伝搬法を用いて非線形波動の安定性や非線形導波路から成る分岐や方向性結合器等の導波路形素子の特性を調べている。実験面では、非線形クラッドを持つ二次元光導波路を試作し、A^+rレーザを用いてTE_0、TE_1モードの基礎実験を行っている。この非線形導波路は溶融した硝酸銀中にソーダガラスを浸し、Ag^+とNa^+のイオン交換を利用してガラス基板中に導波層を形成し、クラッドに液晶MBBAを用いて作った。伝搬特性に大きな影響を与える導波層の屈折率分布の測定法を確立することと導波層厚(イオン交換の温度や時間に依存する)の設計データを取るのに時間を取られ、本格的な非線形波動の実験は始まったところである。尚、駆動光強度の低減化は導波路を三次元にするのが最も効果的であるが、三次元導波路の有用性を実験的に確かめたり、超高速非線形光学素子の開発に取り組むのは来年度以降になる。

三次の非線形分極率が大きなカー媒質から成る非線形薄膜光導波路は、光入力と光出力の間にスイッチングやヒステリシス等の情報処理機能が存在するので、新しい光機能素子に応用できる可能性を持っている。本研究では、非線形導波路の新しい現象やその応用の可能性を探る為に、理論的及び実験的検討を行った。理論面では、非力一形の非線形性や非線形定数の飽和等のより現実的なモデルを取り入れて色々な導波路の解析を行った。駆動光強度を低減化するには、ステップ形よりグレーディド形の導波路の方が優れている。TE波だけでなく、今まで解析が困難な為に殆ど調べられていなかったTM波の伝搬特性も調べた。駆動光強度の差異を除けば、TE、TM波共に同じ様な振舞を示すことが明らかになった。又、最近大きな非線形性を有すると言うことで関心が持たれている多重量子井戸の厳密な解析を行うと共に簡単な近似解析も得た。現在、ビーム伝搬法を用いて非線形波動の安定性や非線形導波路から成る分岐や方向性結合器等の導波路形素子の特性を調べている。実験面では、非線形クラッドを持つ二次元光導波路を試作し、A^+rレーザを用いてTE_0、TE_1モードの基礎実験を行っている。この非線形導波路は溶融した硝酸銀中にソーダガラスを浸し、Ag^+とNa^+のイオン交換を利用してガラス基板中に導波層を形成し、クラッドに液晶MBBAを用いて作った。伝搬特性に大きな影響を与える導波層の屈折率分布の測定法を確立することと導波層厚(イオン交換の温度や時間に依存する)の設計データを取るのに時間を取られ、本格的な非線形波動の実験は始まったところである。尚、駆動光強度の低減化は導波路を三次元にするのが最も効果的であるが、三次元導波路の有用性を実験的に確かめたり、超高速非線形光学素子の開発に取り組むのは来年度以降になる。