短波長デバイス用誘電体材料の光学特性および導波路型素子への応用に関する研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06650385
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 近藤 由紀子 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (00251463)
• 研究分担者: 藤井 陽一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00013110)
• キーワード: プロトン交換 / LiTaO3(LT) / KTP / 電気光学効果 / 光損傷 / 格子定数 / X線ロッキングカーブ法 / 分極反転

研究概要

この研究では、高効率な第二高調波素子、高性能な変調器の設計・試作を目的として、周期的分極反転を利用したプロトン交換LiTaO3(LT)のSHG素子の光損傷耐性の定量的評価、X線による構造解析、イオン交換KTP平面導波路の電気光学効果、光損傷感度の定量的測定・評価を行った。光損傷感度は、ホログラフィックレーティング法により測定した。周期的分極反転構造上に作製したプロトン交換LT光導波路は感度が10^<-11>(cm^2/J)のオーダーで、周期構造をもたないプロトン交換光導波路より数倍、光損傷耐性が大きかった。これは光損傷により生じた屈折率変化が分極反転領域と非反転領域で打ち消し合うためと考えられる。一方、分極反転構造があるものとないものについて格子定数をX線ロッキングカーブ法で測定した。プロトン交換により増加した格子定数は0.53%であった。全面分極反転層をもつ基板、周期的分極反転構造をもつ基板、分極反転無しの基板の各々に作製したアニールしたプロトン交換導波路の基板の格子定数に対する導波層の格子定数の増加は各々、0.19%、0.21%、0.23%で分極反転層においてアニールの効果が大きいことがわかった。さらにLT結晶上に作製したプロトン交換光導波路の光損傷(フォトリフラクティブ効果)の温度特性についても検討した。光損傷に対する耐性は、80℃程度で測定したとき、著しく向上することがわかった。電気光学効果は、プロトン交換により著しく劣化するが、Rbイオン交換KTP導波路においては劣化がみられなかった。イオン交換KTP導波路の光損傷感度は10^<-9>〜10^<-10>(cm^2/J)で光損傷耐性はプロトン交換タンタル酸リチウムよりやや小さかった。以上のように、この研究では、電気光学定数および光損傷感度の極めて精度の高い測定を行うことができ、材料の温度特性についての検討、材料同士の正確な比較も行うことができた。

研究成果

• [文献書誌] Yukiko KONDO,Atsushi ONOE,Satoshi HITAGUCHI,Yoichi FUJII: "Quantitatively Measured Photorefractivity of Proton-Exchanged LN Proton-Exchanged Mgo-Doged LN and Jon-Exchanged KTP Waveguides" APPLJED OPTICS. 33. 3348-3352 (1994)
• [文献書誌] Y.KONDO,T.KOUYAMA,K.OHNO,M.TSUJI,M.NAKAMURA,Y.FUJII: "Optical Damage Resistance of LiNbO3 Thin-film Optical Wavcgnides Grown by Liguid-phase Epitaxy" JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS. 33. L338-L341 (1994)
• [文献書誌] Yukiko KONDO,Yu-shan Li,Atsushi2ONOE,Kunio TADA,Yoichi FUJII: "Lattice Constants of the Proton-Exchanged Waveguides Formed on the Domain-Inverted LiTaO3" JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS. 33. L1769-1771 (1994)
• [文献書誌] Yukiko KONDO,Yoichi FUJII: "The photorefractive effect in the proton-exchanged waveguiding layers formed on the lithium niobate and lithium tantalate crystals" to be published in JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS.
• [文献書誌] Yukiko KONDO,Yoichi FUJII: "Temperatare Dependence of the Photorefractive Effect in the Proton-Exchanged Optical Waveguides Foemed on the Lithium Tantalate Crotals" to be published in JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS.