誘電体結晶薄膜を用いた集積型光増幅器の試作

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07555120
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 宮崎 保光 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (00023169)
• 研究分担者: 黄 新民 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (00262973) ; 後藤 信夫 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (60170461)
• キーワード: 導波路型光増幅器 / RFスパッタリング法 / ガ-ネット / Erイオン / Prイオン / 蛍光分光特性 / 光波信号の過度応答特性 / 液相成長装置(LPE)

研究概要

1.Er、Pr添加ガ-ネット結晶薄膜の作製およびその組成、結晶性の評価
二年目に作製した種々のEr添加量を持つEr添加YGG結晶薄膜の組成分析を定量的に行い、薄膜中のEr濃度を測定した。薄膜の結晶性の評価を行い、薄膜中のEr濃度が増加しても結晶性の劣化がほとんどないことを確認した。また、新たに薄膜母体材料にYIGを選択し、RFスパッタリング装置を用いてEr添加YIG結晶薄膜をGGG単結晶基板上に作製した。さらに光ファイバ通信波長帯1.3μmに蛍光を有するPrを添加したYGG結晶薄膜を、RFスパッタリング装置を用いてYAG、GGG両単結晶基板上に作製した。また、薄膜の結晶性の評価および定量分析を行い、不純物の少ない良質なPr添加YGG結晶薄膜が得られた。
2.ガ-ネット結晶薄膜中のEr^3+イオンの蛍光分光特性の測定
二年目に検討した吸収特性より決定した最適励起波長を参考にして、RFスパッタリング装置で作成したEr添加YGG結晶薄膜の蛍光分光特性を詳細に調査した。励起光源である1.48μm帯半導体レーザを最適励起波長1467nmになるように調節し、矩形パルスで変調をかけた。オシロスコープを用いて、入力矩形パルスに対する蛍光波形の応答を観測した。また、測定した蛍光スペクトルから最適信号波長が1530nmであることを明らかにした。
3.Er添加ガ-ネット結晶薄膜を用いた光増幅素子における光波信号の過度応答特性の解析
測定した吸収特性、蛍光特性などの光学特性に基づいて、Er添加YGG結晶薄膜を用いた光増幅素子の特性の数値解析を行った。さらに、信号光に種々のパルス変調信号を想定して、光波信号の過度応答特性の解析を行い、ナノ、ピコ秒オーダーの入力パルスに対しては、出力パルス形状が変形せずに増幅利得が得られることが確認された。
4.液相成長装置(LPE)によるEr添加ガ-ネット結晶薄膜作製の検討
さらに良質のエピタキシャル膜を作製するため、初年度に購入した液相成長装置(LPE)において、両者の格子定数のマッチングが優れているGGG、YIGをそれぞれ基板、薄膜母体材料に選択した。さらに、液相成長の引き上げ速度、液体温度分布結晶特性、組成特性について検討した。

研究成果

• [文献書誌] 宮崎: "光機能性導波路における光モードと多重電磁波との非線形相互作用" 電気学会論文誌C. 118-C・1. 99-104 (1998)
• [文献書誌] 増田,宮崎: "地上構造物による電磁波の散乱に関する電磁環境特性" 電気学会論文誌C. 118-C・1. 112-117 (1998)
• [文献書誌] 高橋,宮崎: "ランダム表面における地中レーダパルス波散乱のウェーブレット解析" 電気学会論文誌C. 118-C・1. 93-98 (1998)
• [文献書誌] 宮崎,園田,上乗: "ランダム媒質中物体の電磁波散乱に関するFD-TD法による統計的解析" 電気学会論文誌C. 117-C・1. 35-41 (1997)
• [文献書誌] S.Li and Y.Miyazaki: "A Performance Analysis of Buffered DQDB Network with Request Arrivlal Process Depending on Its Request Counter Value and Its Location on the Buses" IEICE Trans.Commun.,. E81-B・3. 147-157 (1998)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Dynamic Coherent Characteristics of Waveguide Type Optical Amplifiers Using Garnet Crystal Films" Proc.of Progress in Electromagnetics Research Symposium, Hong Kong. 306-306 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki etc.: "Statistical Characteristics of Reflection and Scattering of Electromagnetic Rader Pulses by Rough Surface and Buried Objects" Proc.of 13th Annual Rev.of Progress in Applied Computational Electromagnetics, Montercy, CA, USA. 268-273 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Optical Signal Processing of Interference and Fading Effects in High Bit Rate Mobile Communication" Proc.of Int.Symp.on Electromagnetic Compatibility, Beijing, China. 21-24 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki etc.: "Characteristics of Rare-earth Doped Garnet Crystal Channel Waveguide Amplifiers" Proc.of 2nd Optoelectronics and Communication Conf., Seoul, Korea, 9B1-3. 116-117 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki and N.Goto: "High-Speed WDM Switching Devices Using Acoustooptic Interaction by Giga-Hertz SAWs" Proc.of 2nd Optoelectronics and Communication Conf., Seoul, Korea, 11B2-6. 654-655 (1997)
• [文献書誌] N.Goto and Y.Miyazaki: "High-Speed Wavelength-Selective Optical Switches Using Acoustooptic Interaction by Giga-Hertz SAWs" Proc.World Congress on Ultrasonics, Yokohama, 1LP13. 40-41 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Near Field Characteristics of Optical Leaky Waves Radiated from Optical Cone Waveguide Probings" Proc.of Sino-Japanese Joint Meeting on Optical Fiber Science and Electromagnetic Theory, Wuhan, China. 178-183 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki and T.Okuyama: "Studies on X-Ray Waveguide Type Focusing Functional Devices Using Beam Propagation Method" Proc.of Sino-Japanese Joint Meeting on Optical Fiber Science and Electromagnetic Theory, Wuhan, China. 237-242 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki and Y.Ozaki: "An Analysis of Scattering of Electromagnetic Waves in X-Rays Region by the Atoms" Proc.of Sino-Japanese Joint Meeting on Optical Fiber Science and Electromagnetic Theory, Wuhan, China. 84-89 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki etc.: "Numerical Analysis on Erbium Doped Channel Opitical Waveguide Amplifiers" Proc.of Sino-Japanese Joint Meeting on Optical Fiber Science and Electromagnetic Theory, Wuhan, China. 161-166 (1997)
• [文献書誌] N.Goto and Y.Miyazaki: "Improvement of Switching Speed in Acoustooptic Switches for Multiple Optical Wavelength by Using Giga-Hertz SWAs" Jpn.J.Appl.Phys.,. 37(in press). (1998)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Intgrated Optical Amplifer Using Active Thin Film Waveguides" Tata McGraw-Hill, 12 (1996)
• [文献書誌] 宮崎保光(共著): "磁気光学ハンドブック" 朝倉書店, (1998)
• [文献書誌] 後藤信夫(共著): "光エレクトロニクス" オーム社, 26 (1997)