次世代波長多重光通信のための集積非線形光学疑似位相整合波長変換デバイスの研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555012
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 栖原 敏明 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90116054)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤村 昌寿 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80263218)
• Keywords: 光通信 / 波長多重 / 非線形光学 / 疑似位相整合 / 光波長変換 / 光スイッチング / 光導波路 / 差周波発生

Research Abstract

将来の光通信のための導波型非線形光学波長変換デバイスおよびその超高速光信号処理への応用に関して、理論解析、デバイス作製要素技術の確立、デバイスの試作および実験的評価を行い、多くの成果を得た。本年度の主な成果は以下のように要約される。
1.要素技術の改善を行った。高圧パルス電圧印加により30×25mm^2程度までの面積の高品質な擬似位相整合用グレーティングを形成する技術を確立した。電子ビーム直接描画周期電極を用いたサブミクロン周期のグレーティング形成の改善を行った。さらに金属Znを拡散源とするZn拡散LiNbO_3導波路の作製を検討し低損失導波路作製の条件を見出した。
2.差周波発生型波長変換デバイスの基本形デバイスを作製・改善し324%/Wの規格化変換効率、1.5μm帯内波長変換特性を得た。さらに高効率化を図るために高屈折率層を装荷した導波路の利用を検討し、790%/Wまでの高効率化を達成した。
3.偏波無依存化のため新たなデバイス構造の基礎実験としてZn拡散LiNbO_3導波路でQPMデバイスを作製し波長変換の予備的結果(SHG規格化効率15%/W)を得た。
4.光通信用超高速光信号処理への応用について理論的・実験的に検討を行った。集積干渉計構造の和周波発生型光ゲートスイッチを提案・作製し、ピコ秒領域のスイッチング動作を実証した。
5.波長変換デバイス用励起光源としての応用を視野に入れて、集積高出力半導体レーザについて理論的・実験的検討を行った。外部共振器型高出力可変波長レーザの構成を提案・試作・改善し、出力105mW、波長域22nm、回折限界に近い広がりの平行ビーム出力の動作を実証した。

Research Products

• [Publications] 石月秀貴, 栖原敏明, 西原浩: "LiNbO_3導波路非線形光学デバイスにおける超短パルス波長変換特性の解析"電子情報通信学会 論文誌 C. J84-C, 6. 462-470 (2001)
• [Publications] H.Ishizuki, T.Suhara, M.Fujimura, H.Nishihara: "Wavelength-conversion-type picosecand optical switching using a waveguide QPM SHG/PFG device"Opt. Quantum Electron. 33, 7/10. 953-961 (2001)
• [Publications] 栖原敏明: "光通信用LiNbO_3導波路擬似位相整合非線形光学デバイス"電子情報通信学会 論文誌 C. J84-C, 10. 909-917 (2001)
• [Publications] T.Suhara, H.Ishizuki: "LiNbO_3 waveguide quasi-phase matched sum-frequensy generation interferometer device for ultrafast optical switching"IEEE Photon. Tech. Lett.. 13, 11. 1203-1205 (2001)
• [Publications] N.Shimada, K.Yutani, M.Uemukai, T.Suhara, A.Larsson: "Tunable external-cavity quantum-well laser using grating coupler integrated in selectively disordered waveguide"IEICE Trans. Electron.. E85-C, 1. 79-84 (2001)
• [Publications] Y.Shigematsu, M.Fujimura, T.Suhara: "Fabrication of LiNbO_3 TE/TM waveguides for 1.5μm wavelength band by Zn/Ni diffusion in low-pressure atmosphere"Jpn. J. Appl. Phys.. (発売予定). (2002)
• [Publications] 栖原敏明: "誘電体材料の特性と測定・評価および応用技術"技術情報協会(分担執筆). 302(257-265) (2001)