分極反転を利用した超高速電気光学偏向器および周波数シフタの開発

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09555012
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 小林 哲郎 大阪大学, 大学院・基礎光学研究科, 教授 (10029522)
• 研究分担者: 森本 朗裕 立命館大学, 理工学部, 教授 (00142307) ; 高原 淳一 大阪大学, 大学院・基礎光学研究科, 助手 (90273606) ; 北川 勝浩 大阪大学, 大学院・基礎光学研究科, 助教授 (20252629)
• キーワード: 超高速 / 電気光学偏向 / 光サイドバンド / 周期分極反転 / 超短光パルス / 進行波位相グレーティング / 光シンセサイザ

研究概要

超短光パルス生成,超高速変調などの時間域の光制御については多くの研究があるのに対し,空間変調や偏向器に代表される光の空間域制御は研究も少なく,その進歩も遅れている.本研究はこの光波の空間域制御を超高速に行う要素技術である光偏向に関しての新しい開発に関するものである.本研究ではこの本研究者独自の超高速の電気光学偏向器,周波数シフタを実際に設計,試作し,その動作確認を行うとともに,その実用化に向けての開発研究もあわせて行うことを目的としている.
・電気光学結晶LiTaO3の短ピッチ分極反転技術の確立 斜周期分極反転を用いた疑似速度整合変調器作製では,必要な反転周期は変調器の場合に比べ,細かく,高精度制御が必要となる.マスク作成にレーザなどを用い,要求とされる0.2mmピッチの反転幅までは成功している.
・偏向素子の基本設計 電気光学結晶にはLiTaO3を用い,結晶形状,電極構造,給電,終端構造を工夫し,駆動周波数,進行方向反転周期,及び,ビーム断面内反転周期,光ビーム幅を設定し,大振幅用の偏向器,周波数シフタの基本設計を行った.
・動作確認用偏向器の試作と動作確認 基本設計結果に基づき偏向器を試作し,基本動作確認実験を駆動周波数16GHzで行った.この結果,4,5次程度のラマンナス回折が見られ,それらを制御合成し,16GHzの繰り返し周波数で4-5スポットの偏向に成功した.
・新しい直線偏向素子の設計 屈折率勾配を用いたプリズム形の電気光学偏向器においては高速動作時には偏向のみならずレンズ効果も同時に生じるという問題点がある.レンズ効果を消去し,電界印加によるビーム断面内での波面変化がつねに線形であるような理想的な偏向が分極反転の形状を工夫することにより可能であることを見いだし,そのような素子設計を行うことに再考した.

研究成果

• [文献書誌] D,S,Kim et al.: "Ultrashort Optical Pulse Shaping by Electrooptic Synthesizer" IEICE Trans.Electronics. E81-C,No.2. (1998)
• [文献書誌] Masahiro Kitagawa et al.: "Loop Interferometer and New Recycling Scheme for Gravitational Wave Detection" Technical Digest of The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics. FD4. 257 (1997)
• [文献書誌] Junichi Takahara et al.: "Nanostructure Optical Phase Modulator and Detector Using Surface Plasmon Polariton" Technical Digest of The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics. TuM4. 42 (1997)
• [文献書誌] Akihiro Morimoto et al.: "Novel Traveling Phase Grating for Ultrafast Light Control" Technical Digest of The Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics. TuL5. 30 (1997)
• [文献書誌] D.S.Kim et al.: "Femtosecond Optical Pulse Generation Using Quasi-Velocity-Matched Electrooptic Phase Modulator" IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. Vol.2,No.3. 493-499 (1997)
• [文献書誌] Junichi Takahara et al.: "Guiding of One-Dimensional Optical Beam with Nanometer Diameter" Optics Letters. Vol.22,No.7. 475-477 (1997)
• [文献書誌] 小林哲郎, 森本朗裕: "レーザ外部における電気光学変調による超短光パルスの発生と制御" オプトロニクス. 146-153 (1997)
• [文献書誌] D.S.Kim et al.: "Electrooptic Femtosecond Pulse Generation using a Dispersive Optical Fiber" Japanese Journal of Applied Physics. vol.36. 5125-5129 (1997)