導波型ドメイン反転構造電気光学変調器による極限広帯域光サイドバンド生成とその応用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450031
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小林 哲郎 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (10029522)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高原 淳一 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (90273606) ; 村田 博司 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 講師 (20239528)
• Keywords: ドメイン反転 / 超高速光制御 / テラヘルツ / 光導波 / フェムト秒光パルス / 周波数コム / WDM(波長多重) / サイドバンド

Research Abstract

本研究の目的は新しいドメイン反転構造電気光学変調器を開発し、超広帯域の光サイドバンド生成を追求するとともに、導波型構造の採用により、従来のものとは格段に優れた性能の周波数コム発生器、波長多重光源、コンパクトフェムト秒光パルス生成器を実現することにある。
導波型の採用により変調効率の大幅な向上、駆動電力の低減、デバイスの小型化を図るとともに、分極反転の空間形状変化でマルチパス並列変調器構成か可能で、従来にない全く新しい超高速光制御デバイスを考案することも研究課題になっている。
そこで、まずパルス制御型の高精度分極反転技術の確立を目指した。従来の直流電圧印加型とは異なり、反転用印加電圧パルス波形、電荷量を制御することにより、より正確な反転形状を達成する見通しを得ている。今後は定比の良質結晶の採用との相乗効果でさらに、良好な分極反転を達成できる見通しである。これは、マルチ導波路や空間分布型変調器のように幅広の変調デバイスには特に重要となる。
超広帯域のサイドバンド生成と周波数コム発生器、波長多重光源への応用に関しては、導波型構成に加えて変調電極を工夫し、電気的にも共振構成として一層の変調高効率化を得ている。これにより、高変調指数をCW変調動作で得ることが司能となり、より安定な広帯域CWサイドバンドか生成可能になった。さらに、また、通常の位相変調で得られるサイドバンドがベッセル関数状で平坦性に難点があったが、斜め周期分極反転を変形した変調器構成を新たに考案し、平坦性か格段に良いサイドバンド生成を司能とした。また、非周期分極反転により単一結晶の進行波電気光学変調器に比べ、-1dB変調帯域が6倍ほど広帯域となる超広帯域変調器の構成にも成功している。この他、超広帯域サイドバンド生成用位相変調器と群遅延分散回路を1枚のチップ状に集積しこれだけでCW光をピコ秒に直接変換する集積デバイスについては、現在のところは予備実験段階であるが、あと、群遅延の最適化を図れば、当初の目的が達成できる見通しである。

Research Products

• [Publications] T Khayim: "A new type of electrooptic deflector using lens effect for ultrafast light control"IEICE Trans.Electron. E83-C(6). 993 (2000)
• [Publications] H.Murata: "Optical Pulse Generation by Electrooptic Modulation Method and its Application to Integrated Ultrashort Pulse Generators"IEEE J.Select.Topics Quantum Electron. 6・6. 1325-1331 (2000)
• [Publications] H.Murata: "Quasi-Velocity-Matched Guided-Wave Optical Modulator for Integrated Ultrashort Pulse Generators"Proceedings of Conference on Lasers and Electro-Optics(CLEO2000). CThM33. 473 (2000)
• [Publications] D.-S.Kim: "Standing-wave EO phase modulator using non-periodic domain inversion for large modulation index"Electronics Letters. 36・3. 230-232 (2000)
• [Publications] T.Khayim: "A novel ultrahigh-speed electrooptic lens with periodic domain inversion"Optical Review. 7・2. 115 (2000)
• [Publications] H.Murata: "Quasi-velocity-matched LiTaO_3 guided-wave optical phase modulator for integrated ultrashort optical pulse generators"Electronics Letters. 36・17. 1459-1460 (2000)
• [Publications] H.Murata: "Quasi-velocity-matched guided-wave optical modulator with resonant electrodes for integrated ultrashort pulse generators"Proc.Conference on Lasers and Electro-Optics 2001. CThL10. 442-443 (2001)
• [Publications] H.Murata: "Optical Pulse generation by Using Quasi-Velocity-Matched Guided-Wave Electrooptic Phase Modulator"Optical and Quantum Electronics. 33・7. 785-794 (2001)
• [Publications] H.Murata: "Novel Electrooptic SSB modulator / Optical Frequency Shifter Using Periodically Domain-Inverted Structure"Proceedings of the 4th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics(CLEO/Pacific Rim2001). ME2・5. (2001)
• [Publications] T.Khayim: "Ultrafast unidirectional beam deflection using an electrooptic traveling phase grating with periodic domain inversion"IEEE J.Quantum Electron. 37・8. 964-969 (2001)
• [Publications] H.Murata: "Guided-wave electrooptic LiTaO3 modulators using domain-inverted structure"Proceedings of the 2nd International Laser, Lightwave and Microwave Conference(ILLMC2001). H-2. 133-135 (2001)
• [Publications] F.Kusunoki: "An Experimental Study of Thermal Emission from Two-Dimensional Periodic Microstructures"Quantum Electronics and Laser Science Conference(QELS). QWA26. (2001)
• [Publications] K.Shibuya: "Novel 10-GHz-order electro-optic frequency shifter using slant-stripe-typed periodic domain inversion"Proceedings of SPIE. 4580. 273-281 (2001)
• [Publications] J.Takahara: "Excitation and Propagation of Nano-Sized Optical Beam in One-Dimensional Optical Waveguide"Proceedings of International Symposium on Optical Memory 2001(ISOM'O1), (invited). We-E-02. (2001)
• [Publications] J.Takahara: "Nano-Structure Optical Waveguides using Low-Dimensional Optical Wave"Proceedings of Progress in Electromagnetics Research Symposium(PIERS 2001)(invited). 654 (2001)
• [Publications] F.Kusunoki: "An Experimental Study of Thermal Emission from Two-Dimensional Periodic Array of Microcavities"Technical Digest of The 4th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics(CLEO/Pacific Rim2001). P2-59. 346-347 (2001)
• [Publications] J.Takahara: "Propagation of Nano-Sized Optical Beam in One-Dimensional Optical Waveguid"International Symposium on Ultra-High Density Optical Storage(UHDOS2001), Technical Digest(invited). 9 (2002)
• [Publications] 高原淳一: "ナノ光回路の考え方と最新技術"光学. 31・5(to be published). (2002)
• [Publications] H.Murata: "Novel guided-wave single-sideband electrooptic modulators by using periodically domain-inverted structure"Proceedings of the Conference on Lasers and Electro-Optics 2002(CLEO2002). (to be published). (2002)
• [Publications] 小林哲郎(共著): "新しい光の科学"大阪大学出版会. 30 (2001)
• [Publications] 小林哲郎(分担執筆): "新光学技術(3.10電気光学素子)"朝倉書店. 52-56 (2001)
• [Publications] 高原淳一(分担執筆): "ナノトンネルに光を通す(光素子の超小型化の新しい方法)-新しいフォトニクス時代の材料とデバイス"ティー・アイ・シー. 331-338 (2000)