フォトリフラクティブ結晶の連続光共鳴2光子遷移に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450026
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 富田 康生 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (50242342)
• Keywords: フォトリフラクティブ効果 / ホログラフィック光メモリ / 2光子遷移 / ニオブ酸リチウム / 2光子記録 / 小さなポーラロン

Research Abstract

本研究ではフォトリフラクティブ(PR)結晶中で生じる連続光による2光子遷移過程を介して形成されるPR格子の動特性と該過程を用いた不揮発性ホログラム記録/再生の可能性について究明することを目的としている。以下に本年度の研究成果を列記する。
1.Mgを添加した準ストイキオメトリック組成ニオブ酸リチュウム(LN)結晶の紫外光照射による可視から近赤外域に渡る広帯域の光誘起過渡吸収変化を観測し、この原因について過渡吸収変化の暗減衰の動特性の測定と2光波混合の測定により究明した。その結果、光誘起過渡吸収変化の原因が深い準位から励起された正孔がO^<2->イオンにトラップされて形成されるO^-中間準位の生成であることを明らかにした。さらに、この現象を利用した紫外光をゲート光に用いた2色ホログラフィック記録を実証した。得られた記録感度は0.016cm/Jと従来のFeドープLN結晶による1光子記録での値と同程度であることがわかった。
2.光誘起吸収現象による浅い準位の光励起過程と暗減衰の動特性についてFeドープLN結晶を用いた実験および計算機シミュレーションで究明し、以下のことを明らかにした。
1)as-grown結晶のような酸化されている結晶では暗減衰の時間依存性は二準位を仮定したバンド輸送モデルによって得られるmonoexponential型の振る舞いとは異なる距離輸送性を示すstretched-exponential型の振る舞いをすることが実験およびシミュレーションで確認できる。
2)結晶の還元度が強くなると実験および計算機シミュレーションともにstreched-exponential型とは異なり、streched-exponential型を修正した関数形で良く近似できることがわかった。
3.In, Fe添加コングルーエント組成LN結晶により近赤外光による高感度の1光子記録を実証した。また、このホログラムからは不揮発性読み出しが可能であることも観測され、ホログラムの記録時間と読み出しでの消去時間に非常に大きな非対称性があることがわかった。これらの振る舞いについて、結晶中に存在するバイポーラロン欠陥準位と不純物のFeイオン準位との光励起電子のやりとりが原因となっていることを想定し、近赤外光励起による線形吸収スペクトル変化の観測によりその可能性が大きいことを確認できた。

Research Products

• [Publications] G.Ahang, S.Sunarno, M.Hoshi, Y.Tomita, C.Yang, W.Xu: "Characterization of two-color holography performance in reduced LiNbO_3: In"Applied Optics. 40・29. 5248-5252 (2001)
• [Publications] Y.Tomita, M.Hoshi, S.Sunrano: "Nonvolatile two-color holographic recording in Er-doped LiNbO_3"Japanese Journal of Applied Physics. 40・10A. L1035-L1037 (2001)
• [Publications] G.Zhng, Y.Tomita: "Broadband absorption changes and sensitization of near-infrared photo refractivity induced by ultraviolet light in LiNbO_3: Mg"Journal of Applied Physics. 91・8(未定). (2002)