Nd熱拡散LiNbO_3導波路レーザ/増幅素子の高性能化に関する研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05650041
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 春名 正光 大阪大学, 工学部, 助教授 (20029333)
• 研究分担者: 西原 浩 大阪大学, 工学部, 教授 (00029018)
• キーワード: 光導波路 / 希土類ドープレーザ / ニオブ酸リチウム / 光増幅器

研究概要

本研究では、高性能NdドープLiNbO_3導波路レーザ/増幅素子の実現を目的として、基板材料の選択、導波路作製・評価を含めた系統的な実験的検討を行ない、安定かつ高効率なLiNbO_3導波路レーザ作製に成功した。
1.6種類のNdドープLiNbO_3導波路を作製して、これらのNd吸収、光損傷、蛍光スペクトラムを測定・比較した結果、熱拡散でNdをドープしたMgO:LiNbO_3にプロトン交換・アニール法で形成した導波路がレーザ/増幅素子の材料として最適であることを初めて見出した。
2.上記の導波路において、1084nmレーザ発振パワー25mW、スロープ効率50%を達成した。この特性は、これまで報告されたLiNbO_3導波路レーザより優れており、また再現性良く安定かつ高効率なレーザ発振が得られる。
3.増幅については、光通信波長帯(1.5μm)で検討を行ない、Er熱拡散LiNbO_3導波路においてグロスゲイン16.5dBを得た。さらに、基底準位吸収を低減するためにEr選択熱拡散の最適化について継続して検討している。
4.上記の実験と並行して、ArFエキシマレーザアブレーションによるLiNbO_3単結晶膜成長を行ない、Nd、Er等の希土類ドープLiNbO_3光導波路膜堆積の基礎データを蓄積した。これはレーザ/増幅機能を有するLiNbO_3光機能デバイスの新たな展開を示唆するものである。

研究成果

• [文献書誌] Masamitsu Haruna: "Laser-beam writing for integrated-optic devices in LiNbO_3" Proc.SPIE(The International Society of Optical Engineering). 2045. 99-109 (1993)
• [文献書誌] Masamitsu Haruna: "Epitaxial growth of LiNbO_3 optical-waveguide films by excimer laser ablation" Proc.SPIE(The International Society of Optical Engineering). 2045. 133-140 (1993)
• [文献書誌] Masamitsu Haruna: "Laser Processing for integrated-optic devices in LiNbO_3" Proc.Int'l Conf.Photo-Excited Process and Applications(ICPEPA'93). 1. 105 (1993)
• [文献書誌] Masamitsu Haruna: "Efficient laser oscillation in thermally Nd-diffused MgO:LiNbO_3 single-mode waveguides" Electronics Letters. 30(to be published). (1994)
• [文献書誌] Hiroshi Sewai: "An experimental approach to efficient and reproducible Nd-doped LiNbO_3 waveguide lasers" Digest of 5th Optoelectronics Conference(OEC'94). 5(to be published). (1994)
• [文献書誌] Hideki Maruyama: "Compact and efficient TE-TM mode splitter using directional coupling between heterogeneous waveguides in LiNbO_3" Digest of 5th Optoelectronics Conference(OEC'94). 5(to be published). (1994)