導波型非線形光学デバイスによる光波状態の高効率交換・制御の研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450027
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 栖原 敏明 大阪大学, 工学研究科, 助教授 (90116054)
• 研究分担者: 藤村 昌寿 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80263218) ; 西原 浩 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00029018)
• キーワード: 非線形光学 / 光導波路 / 光波長変換 / スクイズド光 / 量子光学 / 位相整合

研究概要

本年度は導波型非線形光学デバイスによる光波状態の高効率変換・制御の理論解析とデバイス作製要素技術の確立、超短光パルスに対する変換・制御の理論的・実験的検討に重点を置いて研究し、以下の成果を得た。
(1) 光第2高調波発生、パラメトリック光増幅器、和・差周波数発生などの各種導波型非線形光学デバイスによる光波状態変換・制御を系統的に理論解析し、スクイズド状態の発生と変換などの光波量子状態変換・制御の特性を明らかにした。またその結果の実験的検証を行うために、励起光源としての低雑音外部共振器型半導体レーザおよび平衡検出器による量子雑音測定装置を構成し、導波型光第2高調波発生によるスクイズド光発生と変換に関する予備的実験として量子雑音の測定を行った。
(2) 各種の変換・制御用導波型非線形光学デバイスを設計・作製・改善した。要素技術として、新規なSi電極による疑似位相整合用分極反転グレーティングの作製法の開発、分極反転条件の最適化、本グループが見出した気相プロトン交換法による光導波路作製の改善、導波モードの最適化などを行った。これらの技術の組み合わせにより、各波長帯での光第2高調波発生デバイス、和周波数発生デバイス、差周波数発生デバイスを作製し、その特性評価と改善を行った。
(3) 新たに和周波数発生による高速光信号処理のための導波型高速光サンプリングデバイスを提案した。高速パルスに対する特性の理論解析を行い、実際にデバイスを設計・作製して実験を行い、波長1.5μm帯で時間分解能25ps,規格化サンプリング効率43%/Wの高速・高効率光サンプリング動作を実証した。

研究成果

• [文献書誌] K.Kintaka,M.Fujimura,T.Suhara,H.Nishihara: "Fabrication of ferroelectric domain-inverted gratings in LiNbO_3 by applying votage using etched-Si stamper electrode" Electron.Lett.34,9. 880-881 (1998)
• [文献書誌] 栖原敏明: "酸化物結晶の導波型光波長変換デバイスへの応用" 応用物理学会結晶工学分科会第109回研究会テキスト. 109. 17-24 (1998)
• [文献書誌] M.Fujimura,A.Shiratsuki,T.Suhara,H.Nishihara: "Wavelength conversion in LiNbO_3 waveguide difference-freguency generation devices with domain-invorted gratings by vcltage application" Jpn.J.Appl.Phys.37・P-12・6A. L659-L662 (1998)
• [文献書誌] M.Fujimura,T.Suhara,H.Nishihara: "Periodically domain-inverted LiNbO_3 for wavesuide quasi-pnase-matchecd nonlinear-optic wavelenght conversion devices" IUMRS(Int.Union of Material Research Societies)Int.Conf in Asia. H.Inv04. 251-252 (1998)
• [文献書誌] 栖原敏明,西原浩: "進行波型非線形光学デバイスによるスクイズド光の発生と交換の理論解析" 電子情報通信学会論文誌 C-1. J82-C-1(掲載予定). (1999)
• [文献書誌] T.Suhara,H.Ishizuki,M.Fujimura,H.Nishihara: "Waveguide quasi-phase-matched sum-frequency generation devices for optical sampling" European conf.on Integrated optics. (発表予定). (1999)
• [文献書誌] 栖原敏明: "光波工学" コロナ社, 244 (1998)
• [文献書誌] 栖原敏明,裏升吾(分担執筆): "光デバイス精密加工・ハンドブック" オプトロニクス社, (6) (1998)