第2高調波エリプソメトリを用いた半導体の2次非線形光学特性に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11305010
• Research Institution: Meiji University
• Principal Investigator: 伊藤 良一 明治大学, 理工学部, 教授 (40133102)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三浦 登 明治大学, 理工学部, 講師 (10257131) ; 立川 真樹 明治大学, 理工学部, 助教授 (60201612) ; 崔 博坤 明治大学, 理工学部, 教授 (30143530) ; 庄司 一郎 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 博士研究員 ; 近藤 高志 東京大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60205557)
• Keywords: 非線形光学 / 2次非線形光学定数 / 絶対測定 / LiNbO_3 / コングルエント / ストイキオメトリック

Research Abstract

ストイキオメトリック(化学量論)組成およびコングルエント(一致溶融)組成を有するLiNbO_3の2次非線形光学定数を基本波波長1.305μmにおいて絶対測定により決定した.
LiNbO_3は大きな非線形半学定数をもつ材料で,非線形光学素子,圧電素子,表面超音波素子などに広く使われている強誘電体結晶である.高品質の結晶が得られることから非線形光学定数の標準物質としてもしばしば用いられる.ところでこれまで使われてきたLiNbO_3結晶はすべてコングルエント組成のものであった.ストイキオメトリック組成の結晶成長がきわめて困難だったためである.コングルエントLiNbO_3はLiとNbの割合が48.4%と51.6%で,LiのサイトにNbのアンチサイトと空格子点からなる格子欠陥が5%程度存在している.最近,物質工学工業技術研究所(経済産業省産業技術総合研究所)のグループがストイキオメトリックLiNbO_3の結晶成長に成功し,その物性(電気光学係数,キュリー温度など)がコングルエントLiNbO_3のそれとかなり異なっていると言うことがわかってきた.
われわれは物質研から提供されたコングルエントLiNbO_3とストイキオメトリックLiNbO_3につき,半導体レーザを用いたウェッジ法により基本波波長1.305μmで2次非線形光学定数の絶対測定をおこなった.結果は以下のとおりである.
d_<33>(congrument LiNbO_3;1.305μm)=19.6pm/V,d_<33>(stoichiometric LiNbO_3;1.305μm)=24.0pm/V
このように非線形光学定数が強誘電体の組成に大きな影響をおよぼすことが見いだされたのははじめてのことである.また,ストイキオメトリックLiNbO_3の2次非線形光学定数がコングルエントLiNbO_3のそれより20%も大きいのでデバイス応用にはストイキオメトリックLiNbO_3の方が適していることが明らかになった.

Research Products

• [Publications] I.Shoji et al.: "Second-order nonlinear susceptibilities of various dielectric and semiconductor materials"Optical and Quantum Electronics. (印刷中). (2002)
• [Publications] M.Otake et al.: "High Resolution Spectroscopy of Velocity-Selected Atoms in a Thin Cell"Appl. Phys. B. (印刷中). (2002)
• [Publications] I.Tanaka et al.: "Crystallographic and luminescent characterizations of blue-emitting BaAl_2S_4 : Eu electroluminescent thin films"Journal of Luminescence. 96(1). 69-74 (2002)
• [Publications] I.Shoji et al.: "Thermal-birefringence-induced depolarization in Nd : YAG ceramics"Opt. Lett.. 27(4). 234-236 (2002)
• [Publications] J.Saikawa et al.: "Tunable frequency-doubled Yb : YAG microchip lasers"Opt. Mater.. 19(1). 169-174 (2002)
• [Publications] M.Kajita et al.: "Dynamic Properties of Polar Molecules Confined in Electrostatic Trap"Jpn. J. Appl. Phys.. 40(11B). L1260-L1263 (2001)
• [Publications] P.-K.Choi et al.: "Visualization of shear waves radiated from pseudocapillary mode on agarose gel by stroboscopic photoelasticity technique"Jpn. J. Appl. Phys.. 40(5B). 3526-3527 (2001)
• [Publications] 崔 博坤 他: "表面波を用いた線維状生体組織のずり弾性率評価"電子情報通信学会論文誌. J84-A(12). 1439-1443 (2001)
• [Publications] Y.Inoue et al.: "Atomic Composition and Structual Properties of Blue Emitting BaAl2S4 : Eu Electroluminescent Thin Films"Jpn. J. Appl. Phys.. 40(4A). 2451-2455 (2001)
• [Publications] V.Lupei et al.: "Laser emission under resonant pump in the emitting level of concentrated Nd : YAG ceramics"Appl. Phys. Lett.. 79(5). 590-592 (2001)
• [Publications] V.Lupei et al.: "Spectroscopy and laser emission under hot band resonant pump in highly doped Nd : YAG ceramics"Opt. Commun.. 195(1-4). 225-232 (2001)