強誘雷体の周期的分極反転構造を用いた導波型非線形光学波長変換デバイスの研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04650343
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 栖原 敏明 大阪大学, 工学部, 助教授 (90116054)
• 研究分担者: 裏 升吾 大阪大学, 工学部, 助手 (10193955) ; 西原 浩 大阪大学, 工学部, 教授 (00029018)
• キーワード: 非線形光学 / 光集積回路 / 光第2高調波発生

研究概要

本研究は、強誘電体における分極反転現象を利用して生成した位相整合用周期的分極反転構造を用いて高性能の導波路型光波長変換デバイスを実現するうえでの問題点を解明し設計・作製技術を確率することを目的とした基礎研究である。得られた成果は以下のように要約される。
(1)本グループが研究してきた擬似位相整合導波路型波長変換デバイスの理論を基礎として、現実的な分極反転構造をもつ具体的なデバイスについて定量的な解析を行い、デバイス設計と性能予測の技法を確立した。
(2)本グループが独自に見出したSiO_2装荷/熱処理による分極反転法を適用して緑色光発生のための波長変換デバイスを設計・試作し、実験で45%/Wの規格化変換効率を得て、デバイスの実現可能性を実証した.
(3)新しい分極反転法として電子ビーム走査照射法の検討を行い、反転構造をエッチング・電子顕微鏡観測などで解明し、反転特性についての知見を得るとともに、最適照射条件を明らかにして、この方法が導波路型波長変換デバイス作製に適用できることを示した。
(4)電子ビーム走査照射法を適用して緑色光発生のための波長変換デバイスを設計・試作し、YAGレーザ励起による実験で50%/Wの規格化変換効率を得た。また青色光発生のためのデバイスを設計・試作して、Ti:Al_2O_3レザ励起による実験で70%/Wの規格化変換効率を得て、デバイスの実現可能性を実証した。また実験結果と理論予測の比較検討を行い、効率と波長帯域の劣化要因を明らかにした。
(4)電子ビーム走査照射法で作製したデバイスによる半導体レーザ光の波長変換の実験を行い、50%/W程度の規格化効率で青色光を発生できることを実証した。

研究成果

• [文献書誌] 藤村 昌寿,栖原 敏明,西原 浩: "SiO_2装荷誘起分極反転を用いた疑似位相整合LiNbO_3導波型SHGデバイス" 電子情報通信学会論文誌. J75-C-1. 489-496 (1992)
• [文献書誌] M.Fujimura T.Suhara H.Nishihara: "LiNbO_3-waveguide SHG device with ferroele ctric-doma in-inverted grating formed by electron-beam scanning" Electron.Lett.28. 721-722 (1992)
• [文献書誌] M.Fujimura,K.Kiutaka T.Suhara,H.Nishihara: "Blue light generation in LiNbO_3 waveguide SHG device with 1-st order domain-inverted grating formed by EB scanning" Electron.Lett.28. 1868-1869 (1992)
• [文献書誌] T.Suhara: "Quasi-phasematched second-harmonic generation devices using LiNbO_3 waveguides" ECOC'92 Workshop on“Integrated optical solid state Lasers and quasi-phasematched noulinear devices"Berlin sept.24-26. (1992)
• [文献書誌] M.Fujimura,K.Kiutaka T.Suhara,H.Nishihara: "LiNbO_3 waveguide guasi-phase matching,second havimo nic generation devices with ferroelectric domain-inuerted gratinas formed by EB scanning" J.Lightwave Tech.LT-11. (1993)
• [文献書誌] 栖原 敏明,藤村 昌寿,西原 浩: "擬似位相整合による導波形SHG素子" 電子情報通信学会誌. 76. (1993)
• [文献書誌] T.Suhara and H.Nishihara: "“Meta-nitroaniline crystal waveguides for optinal secondharmonic generation"," “Nonlinear Optics".Elsevier Science Publishers B.V.6
• [文献書誌] 栖原 敏明: "西原,春名,栖原「光集積回路」改訂版中.「非線形光学デバイス」" オーム社, 400 (1993)