強誘電結晶ナノ光導波路形成とナノ集積非線形量子フォトニックデバイス実現の研究

• 研究課題/領域番号: 26600116
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 光工学・光量子科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 栖原 敏明 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90116054)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 光制御 / 非線形光学デバイス

研究成果の概要

強誘電体結晶ナノ光導波路形成と非線形光学デバイス実現に関する実験的研究を行った。表面活性化直接接合、Heイオン注入スライス、プロトン交換増速化学エッチングによりLiNbO3チャネル導波路を形成する技術を確立し、断面積0.7×1.0平方ミクロンで従前より約１桁大きな非線形光学結合係数を持つ導波路を作製した。また電荷制御電圧パルス印加分極反転による擬似位相整合（QPM）構造形成法を適用し、ナノ導波路QPM非線形光学波長変換デバイスを作製した。さらに高光損傷耐性のMgO：c-LiTaO3や紫外光透過域の広いLaBGeO5などの新結晶において、導波路やQPM構造の形成とデバイス応用などの成果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication of short-period poled structures and UV sum-frequency generation in 8 mol% MgO-doped congruent LiTaO3 crystal (2016)
  • 著者名/発表者名: T.Oka and T.Suhara
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 55 号: 4 ページ: 040304-040304
  • DOI: 10.7567/jjap.55.040304
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Polarization-selective directional coupler using Ti-indiffused MgO:LiNbO3 waveguides (2015)
  • 著者名/発表者名: H.Seo, and T.Suhara
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 54 号: 5 ページ: 058001-058001
  • DOI: 10.7567/jjap.54.058001
  • NAID: 210000145161
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] InGaAs ridge-waveguide distributed Bragg reflector laser with first-order grating fabricated by nanoimprint lithography (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Uemukai, S. Terai and T. Suhara
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 54 号: 5 ページ: 058002-058002
  • DOI: 10.7567/jjap.54.058002
  • NAID: 210000145162
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Single-mode operation of GaAsP ring Fabry-Perot composite cavity semiconductor lasers (2015)
  • 著者名/発表者名: A.Saha, M.Uemukai and T.Suhara
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 54 号: 6 ページ: 060302-060302
  • DOI: 10.7567/jjap.54.060302
  • NAID: 110010009960
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electro-optic polarization conversion type modulator using periodically poled 8 mol% MgO doped congruent LiTaO3 (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Inoue, D. Kuwamura and T. Suhara
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 8 号: 6 ページ: 062601-062601
  • DOI: 10.7567/apex.8.062601
  • NAID: 210000137544
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nondestructive observation of ferroelectric domain-inverted structures in MgO:LiNbO3 by scanning electron microscope (2015)
  • 著者名/発表者名: K.Tanaka and T.Suhara
  • 雑誌名: Electron. Lett. 巻: 51 ページ: 923-925
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fabrication and evaluation of deep proton-exchanged and annealed waveguide in MgO:s-LiTaO3 (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Okazaki, T.Chichibu, S.Yoshimoto, H.Mizuno and T.Suhara
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 54 号: 7 ページ: 070301-070301
  • DOI: 10.7567/jjap.54.070301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-wavelength lasing of ring / Fabry-Perot composite cavity semiconductor lasers (2015)
  • 著者名/発表者名: A.Saha and T.Suhara
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 54 号: 7 ページ: 070307-070307
  • DOI: 10.7567/jjap.54.070307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of periodically-poled structures in 8mol% MgO-doped congruent LiTaO3 crystal and green second harmonic generation (2015)
  • 著者名/発表者名: T.Oka and T.Suhara
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 54 号: 7 ページ: 070310-070310
  • DOI: 10.7567/jjap.54.070310
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrooptic spatial light modulator using periodically-poled MgO:s-LiTaO3 waveguide (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Okazaki, T.Chichibu, S.Yoshimoto, H.Mizuno and T.Suhara
  • 雑誌名: IEEE Photon. Tech. Lett. 巻: 27 号: 15 ページ: 1646-1648
  • DOI: 10.1109/lpt.2015.2433313
  • 査読あり
• [雑誌論文] Annealed proton-exchanged waveguide quasi-phase-matched second-harmonic generation devices in 8 mol% MgO-doped congruent LiTaO3 (2015)
  • 著者名/発表者名: T.Oka and T.Suhara
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 54 号: 10 ページ: 100304-100304
  • DOI: 10.7567/jjap.54.100304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of 0.7 μm2 ridge waveguide in ion-sliced LiNbO3 by proton-exchange accelerated chemical etching (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Tanaka and T. Suhara
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 54 号: 12 ページ: 128002-128002
  • DOI: 10.7567/jjap.54.128002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-performance 1024-pixel EO spatial light modulator using cascaded periodically-poled Raman-Nath gratings (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Okazaki and T.Suhara
  • 雑誌名: J. Lightwave Tech. 巻: 33 号: 24 ページ: 5195-5200
  • DOI: 10.1109/jlt.2015.2496999
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarization-selective directional coupler using Ti–indiffused MgO:LiNbO3 waveguides (2015)
  • 著者名/発表者名: H.Seo and T.Suhara
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 54
  • NAID: 210000145161
  • 査読あり
• [雑誌論文] 通信波長帯用Ti拡散MgO:LiNbO3チャネル両偏波光導波路の作製と特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大森豊，栖原敏明
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 31 ページ: 412-416
  • NAID: 130007897603
  • 査読あり
• [雑誌論文] InGaAs circular-grating-coupled surface emitting laser with focusing function fabricated by electron-beam writing with circular scanning (2014)
  • 著者名/発表者名: A.Saha, M.Uemukai and T.Suhara
  • 雑誌名: Opt. Rev. 巻: 21 ページ: 206-209
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of MgO:LiNbO<SUB>3</SUB> Domain Inverted Structures with Short Period and Application to Electro-Optic Bragg Deflection Modulator (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Inoue and T. Suhara
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics 巻: E97.C 号: 7 ページ: 744-748
  • DOI: 10.1587/transele.E97.C.744
  • NAID: 130004519135
  • ISSN: 0916-8524, 1745-1353
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electro-Optic Raman-Nath modulator using cascaded periodically-poled gratings (2014)
  • 著者名/発表者名: M.Okazaki and T.Suhara
  • 雑誌名: IEEE Photon. Tech. Lett. 巻: 26 号: 23 ページ: 2334-2336
  • DOI: 10.1109/lpt.2014.2355913
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-performance electro-optic polarisation conversion type modulator for short-wavelength light using periodically poled MgO:LiNbO3 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Inoue and T. Suhara
  • 雑誌名: Electronics Letters 巻: 50 号: 22 ページ: 1622-1624
  • DOI: 10.1049/el.2014.2848
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 電圧印加によるLaBGeO5結晶周期分極反転構造作製の基礎検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 沖野行佑, 栖原敏明
  • 学会等名: 平成28年春季第63回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] MgO(8mol%)添加c-LiTaO3周期分極反転構造による355nm紫外光和周波発生 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡寿治, 栖原敏明
  • 学会等名: 平成28年春季第63回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] ２周期分極反転導波路型Type-II擬似位相整合ポストセレクションフリー偏波エンタングル光子対発生デバイスの量子干渉実験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡辺雄太, 栖原敏明
  • 学会等名: 平成28年春季第63回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] GaAsP tunable distributed Bragg reflector laser with ITO thin-film heater (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Uemukai and T.Suhara
  • 学会等名: Microoptics Conference (MOC’15)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会
• [学会発表] Fabrication of periodically-poled structures in MgO(8mol%):c-LiTaO3 crystal and waveguide SHG devices (2015)
  • 著者名/発表者名: T.Oka and T.Suhara:
  • 学会等名: Microoptics Conference (MOC’15)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会
• [学会発表] EO Raman-Nath spatial light modulator with 1024 pixels using cascaded periodically-poled three-stage gratings (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Okazaki and T.Suhara
  • 学会等名: Microoptics Conference (MOC’15)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会
• [学会発表] Electro-optic polarization conversion type modulator using domain-inverted 8 mol% MgO doped congruent LiTaO3 (2015)
  • 著者名/発表者名: T.Inoue and T.Suhara
  • 学会等名: Microoptics Conference (MOC’15)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会
• [学会発表] Fabrication of domain inverted ridge waveguide in ion-slices LiNbO3 for wavelength conversion devices (2015)
  • 著者名/発表者名: K.Tanaka and T.Suhara
  • 学会等名: Microoptics Conference (MOC’15)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会
• [学会発表] Demonstration of two-wavelength lasing in a GaAsP ring / Fabry-Perot composite-cavity semiconductor laser (2015)
  • 著者名/発表者名: A.Saha and T.Suhara
  • 学会等名: Int. Conf. Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2015-09-27
  • 国際学会
• [学会発表] 接合イオンスライスLiNbO3結晶におけるプロトン交換増速エッチングによるリッジ光導波路の作製・評価およびデバイス応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中圭介, 栖原敏明
  • 学会等名: 平成27年秋季第76回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] MgO(8mol%)添加c-LiTaO3周期分極反転構造を用いた導波路型擬似位相整合第２高調波発生デバイスの作製と評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡寿治, 栖原敏明
  • 学会等名: 平成27年秋季第76回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] ２周期分極反転導波路型Type-II擬似位相整合ポストセレクションフリー偏波エンタングル光子対発生デバイスの作製と実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺雄太, 栖原敏明
  • 学会等名: 平成27年秋季第76回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Fabrication of 0.7um2 ridge waveguides in ion-sliced LiNbO3 by proton-exchanged accelerated etching (2015)
  • 著者名/発表者名: K.Tanaka and T.Suhara
  • 学会等名: Conf. Laser and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO’PR2015)
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2015-08-24
  • 国際学会
• [学会発表] MgO(8mol%)添加c-LiTaO3アニールプロトン交換導波路の作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡寿治,栖原敏明
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川県平塚市
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 接合イオンスライスLiNbO3結晶におけるプロトン交換増速エッチングによるリッジ光導波路の作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中圭祐，栖原敏明
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川県平塚市
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 金属/液体電極を用いた電圧印加によるMgO:LiNbO3周期分極反転構造作製と緑色第２高調波発生 (2015)
  • 著者名/発表者名: 沖野行佑, 栖原敏明
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川県平塚市
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] MgO(8mol%)添加LiTaO3周期分極反転構造を用いた電気光学ブラッグ偏向型光変調器 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井上敏之, 岡寿治, 栖原敏明
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術報告
  • 発表場所: 大阪府豊中市
  • 年月日: 2015-01-29 – 2015-01-30
• [学会発表] 走査型電子顕微鏡によるMgO:LiNbO3周期分極反転構造の非破壊的観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中圭祐，栖原敏明
  • 学会等名: 平成26年秋季第75回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道札幌市
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] MgO(8mol%)添加c-LiTaO3短周期分極反転構造作製と一様性改善 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡寿治,栖原敏明
  • 学会等名: 平成26年秋季第75回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道札幌市
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Grating coupler integrated semiconductor lasers (Invited Paper) (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Suhara and M.Uemukai
  • 学会等名: European Conference on Integrated Optics / Microoptics Conference (ECIO-MOC2014)
  • 発表場所: Nice, France
  • 年月日: 2014-06-24 – 2014-06-27
  • 招待講演
• [学会発表] High-performance electro-optic polarization conversion type modulator for short-wavelength light using periodically poled MgO:LiNbO3 (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Inoue and T.Suhara
  • 学会等名: European Conference on Integrated Optics / Microoptics Conference (ECIO-MOC2014)
  • 発表場所: Nice, France
  • 年月日: 2014-06-24 – 2014-06-27
• [備考] 栖原研究室ＨＰ
  • URL: http://ioe.eei.eng.osaka-u.ac.jp
• [備考] 栖原研究室HP
  • URL: http://ioe.eei.eng.osaka-u.ac.jp