カーボンナノチューブの光非線形性を利用した新しいWDM光ファイバネットワーク用デバイスの研究

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04F04088
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山下 真司 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授
• 研究分担者: SONG Yong Won 東京大学, 大学院・工学系研究科, 外国人特別研究員
• キーワード: カーボンナノチューブ / 光ファイバレーザー / モード同期 / 可飽和吸収 / 光短パルス発生

研究概要

本研究は、カーボンナノチューブ(CNT)の光非線形性を利用して、将来の波長多重(WDM)光ファイバネットワーク用の新しいデバイスの研究を行うものである。CNTはナノテクノロジーの代表的な物質であるが、これまではCNTの光学特性はあまり注目されていなかった。最近、CNTが光ファイバ通信で用いられる波長1.55μm帯で高速(ps以下)な可飽和吸収特性をもち、光ファイバレーザ中に用いることで受動モード同期によりパルス幅1ps以下の短パルスが得られることが示された。さらに、NCTは大きな3次光非線形性(χ_3)をもつことがいくつかのグループから理論的に示されているが、いまだに実証されていない。
これまでの我々の研究により、CNTが光ファイバ通信波長帯の波長1.55μm帯で可飽和吸収素子として働くことを示したが、CNTは動作波長をCNT径により変えることができる。実際のサンプルはいくつかの種類のSWNTが混ざっているため、光吸収に広がりをもつ。今年度は、まずCNTの基礎的な光学特性を測定し、これが波長1.55μm帯以外でも可飽和吸収特性をもつことを見いだした。さらに、これを応用し、波長1.55μm帯以外の波長、1.6μm帯・1.45μm帯・1.3μm帯・1μm帯でモード同期光ファイバレーザを実現することに成功した。さらに、CNTからの発光を利用した光デバイス、およびCNTの3次光非線形性の研究を現在進めているところである。

研究成果

• [雑誌論文] 5GHz pulsed fiber Fabry-Perot laser mode-locked using carbon nanotubes (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Yamashita, Y.Inoue, K.Hsu, T.Kotake, H.Yaguchi, D.Tanaka, M.Jablonski, S.Y.Set
  • 雑誌名: IEEE Photonics Technology Letters 掲載予定
• [雑誌論文] 1.3-μm pulsed fiber lasers mode-locked by purified carbon nanotubes (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.-W.Song, S.Yamashita, S.Y.Set, C.S.Goh, T.Kotake
  • 雑誌名: Advanced Solid-State Photonics Topical Meeting (ASSP) no.WE7
• [雑誌論文] Mode-locked fiber laser operating at 1300 nm using purified carbon nanotubes (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.-W.Song, S.Yamashita, S.Y.Set, C.S.Goh, T.Kotake
  • 雑誌名: 2005年電子情報通信学会総合大会 no.C-3-131
• [雑誌論文] Saturable absorbers incorporating carbon nanotubes directly synthesized onto substrates/fibers and their application to mode-locked fiber lasers (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Yamashita, S.Maruyama, Y.Murakami, Y.Inoue, H.Yaguchi, M.Jablonski, S.Y.Set
  • 雑誌名: OSA Optics Letters vo.29,no.14 ページ: 1581-1583
• [雑誌論文] S-, C-, L-band picosecond fiber pulse sources using a broadband carbon-nanotube-based mode-locker (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Yamashita, Y.Inoue, H.Yaguchi, M.Jablonski, S.Y.Set
  • 雑誌名: European Conf. on Optical Communication (ECOC'04) no.Th.1.3.4
• [雑誌論文] Recent advances in carbon nanotube photonics (invited) (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Y.Set, M.Jablonski, S.Yamashita
  • 雑誌名: Topical Meeting on Optical Amplifiers and Their Applications (OAA 2004) no.OMD3