縮退4光波混合を用いる導波形光双安定素子の基礎研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01550312
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 井筒 雅之 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (70093375)
• キーワード: 光導波路 / 光集積回路 / 非線形光学 / 4光波混合 / 光双安定デバイス / 非線形光導波路 / 非線形方向性結合器 / 3次の非線形光学効果

研究概要

これまでにない新しい光機能デバイスとして縮退4光波混合を用いた光双安定素子の可能性を考究しその実現性を確かめることを目的として研究を進めた。当該研究者は、先に基礎的解析および数値計算を行ない、3次の非線形光学効果を有する光導波路において縮退4光波混合を行なうことによって、入出力光強度特性に双安定特性が得られる可能性のあることを見出した。これに関してさらに研究を深め、その特性を理論的・実験的に確かめるべく研究を展開した。具体的には、[1]理論ならびに数値解析を充実し動作の発現機構、特性などを解明すること、[2]新機能としてこの特性を利用する場合の素子の設計手法を明らかにすること、[3]基礎的な動作確認実験を行ない双安定特性を実証すること、などを研究課題とした。
1.動作特性の解析:縮退4光波混合を記述する結合モ-ド方程式を導波光モ-ドに適用し、数値計算によって特性を解明した。さまざまな条件についての解析を進め、結果を集積してこの形式の光双安定特性の特徴を明らかに。場合によっては同じ境界条件に対して結合系内部に3つの独立な解が存在し得ることを見出した。
2.光双安定デバイスの設計:非線形ガラス導波路、半導体MQW光導波路など、実際的な非線形導波路材料を想定して、適切な導波回路構成法、ポンプ・信号光などの具体的な結合法を考慮したデバイス構成法を考究して、期待される性能を評価した。双安定特性の実験的確認のための具体的な構成パラメ-タを決定した。
3.試作および動作実験:半導体ド-プ非線形ガラス基板にイオン拡散によって光導波路を形成する基本的な手法を確立し、作成条件の最的化を進めるべくアルゴンレ-ザを光源ととした光導波実験により導波路パラメ-タを測定しつつある。残念ながら時間的制約から双安定特性の確認には至っていない。

研究成果

• [文献書誌] Masayuki IZUTSU(Masashi OHKAWA): "Intergratedーoptic pressure sensor on silicon substrate" Appl.Opt.Vol.28. 5153-5157 (1989)
• [文献書誌] Masayuki IZUTSU: "Tens GHz LiNbO_3 waveguide band modulator" Tech.Digest of 100C'89,19D4ー1. Vol.2. 170-171 (1989)
• [文献書誌] Masayuki IZUTSU(Y.KAMIYA): "RF phase shifter using optical waveguide structure" Tech.Digest of 100'89,19D4ー3. Vol.2. 174-175 (1989)
• [文献書誌] Masayuki IZUTSU: "Bistability in collinear four wave mixing and its application to guidedーwave devices." Tech.Digest of 100C'89,20A1ー3. Vol.3. 6-7 (1989)
• [文献書誌] Masayuki IZUTSU(Akira ISHIKAWA): "Beam propagation Method Analysis of the Waveguide Lenses" Tech.Digest of MOC/GRIN'89 TOKYO. B5. 32-35 (1989)
• [文献書誌] Masayuki IZUTSU(Takashi MIZUOCHI): "17GHzーband FiberーOptic Transmission Experiment Using LiNb03 Reasonant Type Modulator" Tech.Digest of OFC'90. WM25. 124 (1990)