有機結晶分極反転構造の構築による位相整合が容易な波長変換素子の開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555016
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 梅垣 真祐 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70011161)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 夫 龍淳 富士ゼロックス(株), 基礎研究所, 主幹研究員 ; 近藤 高志 東京大学, 工学部, 助手 (60205557) ; 中西 八郎 東北大学, 反応化学研究所, 教授 (50240651) ; 伊藤 良一 東京大学, 工学部, 教授 (40133102)
• Keywords: 非腺形光学 / 有機結晶 / 分極反転構造 / 疑似位相整合 / 第2高調波発生 / 波長変換素子

Research Abstract

平成7年度の目標は、(1)新規材料の開発(中西・夫)、(2)プロト・タイプSHG素子の作製・評価(梅垣・中西:結晶化、伊藤・近藤:素子加工、伊藤・近藤・梅垣:素子評価)、(3)材料の破壊特性の検討(中西)であった。
(1)に関しては、ハイパー・レーリー散乱法を適用して、最大吸収波長が200nm域でありながら超分極率βがp-NA並であることを既に明らかにしていた分子をダイマー・トライマ-化することによって、吸収波長はそのままにしてβを2・3倍にすることができる分子素材を開発すると共に、対称性P1でありながら、これまでで最大の位相整合可能な実効非腺形光学定数を有する結晶を見出した。いずれも新規材料である。
(2)に関しては、ブリッジマン法をMNAに適用して、5〜10μm幅のチャネル内に大面積の単結晶が得られていたが、これを用いて、分極反転構造を有する平板導波路の作製に成功した。その結果、世界で最初の平板導波路における角度同調による疑似移動整合SHG素子を実現することができた。種々の導波モード基本波→導波モード第2高調波変換に対する角度同調の基礎実験を終えた。膜厚制御が不要でしかも結晶内分子配列が平行あるいは平行に近いために高い性能指数を有する有機結晶を活用できる形態の素子が初めて実現されたもので、現在、バット結合効率の向上も含め、高効率SHG素子の最適設計を検討している。また、極めて短い吸収端波長を有する(1)の材料の本素子への適用の可否も併せて検討中である。

Research Products

• [Publications] T.Tomono 他4名: "Phase-Matching Properties of a P1 Symmetry Crystal, (-)-1-(4-Dimethylaminophenyl)-2-(2-Hydroxypropylamino)Cyclobutene-3,4-Dione" Mol.Cryst.Liq.Cryst.267. 107-116 (1995)
• [Publications] S.-T.Ko 他2名: "Crystal Growth of Large-Area Thin Films of 2-Methyl-4-Nitroaniline for Quasi-Phase-Matched Second-Harmonic Generation" Nonlinear Opt.15. 197-204 (1996)
• [Publications] 梅垣真祐: "有機材料を用いた波長変換デバイス" O plus E. No.186. 83-90 (1995)
• [Publications] N.Hashizume 他3名: "Optical Harrmonic Generation in Multilayered Structures: A Comprehensive Analysis" J.Opt.Soc.Am.B. 12. 1894-1904 (1995)
• [Publications] X.-M.Duan 他6名: "Second-Order Hyperpolarizabilities of Aromatic Carboxylates without Visible Absorption" Jpn.J.Appl.Phys.34. L1161-L1163 (1995)