施光性および非線形性ポリマーの電界配向によるモード制御型光導波デバイスの開発

• Project/Area Number: 09222208
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 武藤 真三 山梨大学, 工学部・電子情報工学科, 教授 (10020497)
• Project Period (FY): 1997
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1997)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1997: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 旋光性 / 磁気光学効果 / 光アイソレータ / ポリマー導波路 / TE-TMモード変換 / 位相整合 / 非線形材料 / 光スイッチ

Research Abstract

今後の光通信や光情報処理技術の開発においては有機材料やポリマーを積極的に利用した低コストシステムによる光波マニュピレーションが重要になることから,本年度は,「旋光性ポリマーによるモード制御型光導波デバイスの開発」について主に研究した.これまでの研究でポリメンチルメタクリル酸(PMtMA)が青色波長域で大きな旋光能(19deg./cm)と低伝搬損失(0.2dB/cm以下)および非複屈折性を有し,これをコア層,基板に低屈折ポリマーを用いる3層スラブ型導波路を作成すると,変換効率70%を越すTEo-TMoモード変換が理論的,実験的に得られることを示したが,今年度はこのモード変換動作を制御するタイプの光スイッチや光アイソレータの開発を試みた.すなわち,ポーリングしたPVDF/PMMAをクラッド層としたときの電気光学効果で微少複屈折を制御するとモード変換効率が大きく変化し,これまでにない構造の簡単な光スイッチになることを実験的に示した.
また,光学活性のメンチルメタクリル酸(MtMA)と反磁性磁気光学材料のベンジルメタクリル酸(BzMA)の1:1ランダム共重合ポリマーPoly(MtMA/BzMA)を合成し,これをコア層に用いるこれまでにない薄膜導波路型光アイソレータを実現した.波長441.6nmとしたときの理論的検討によると,この素子では膜厚4.5μmのとき自然複屈折による位相整合モード変換動作が得られ,これに約18kOeの外部磁界を印加して実効的旋光能をキャンセルするようにすると光アイソレータとなる.その実験的検討を行った結果,上記条件の素子で約15dBのアイソレーションが得られることを初めて明らかにした.以上の成果は国際会議,国内学術講演会,論文誌等に発表された.

Research Products

• [Publications] S.Muto, K.Ishiyama, et al: "Polymer Slab Waveguide-Type Optical Isolater" Proc.POF'97. 94-95 (1997)
• [Publications] 武藤,石山,二瓶,小池: "モード変換型ポリマー光アイソレータと光スイッチ" Polymer Preprints,Japan. 46,No.9. 1782-1783 (1997)
• [Publications] 石山,立沢,武藤,二瓶,小池: "ポリマースラブ導波路型光アイソレータ" 第58回応用物理学会予稿集. 3aZB/III (1997)
• [Publications] S.Muto, T.Kubo, Y.Kurokawa: "Third order nonlinear properties of Disperse Redl and Au nanomater size particle-doped-almina films prepared by sol-gel method" Thin Solid Films. (to be published). (1998)
• [Publications] 武藤真三: "旋光性および非線形性ポリマー薄膜による光デバイス" 重点領域研究資料. 3(2). 25-26 (1998)