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・制御の研究

1999 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, 大学院・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 / 擬似位相整合 / 量子光学 / スクイズド光 / 光第2高調波発生 / 光集積回路

研究概要

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・制御に関して、理論解析、デバイス作製要素技術の確立、デバイスの試作および実験的評価を行い、多くの成果を得た。主な成果は以下のように要約される。
1 作製要素技術の確立と改善を行った。疑似位相整合用分極反転グレーティング作製技術として、波板電極、液体電極やSiスタンパ電極を用いる方法を開発し条件の最適化を行った。また先導波路作製技術として本グルーブが見出した気相プロトン交換法や、新規なZn拡散導波路について検討を行い、重要な技術知見を得た。
2 各波長帯での光第2高調波発生デバイス、和周波発生デバイス、差周波発生デバイスを実際に設計・作製し、その特性評価と改善を行った。また差周波発生デバイスの光通信用波長変換デバイスとしての応用について検討を行いその特長を明らかにした。
3 光第2高調波発生、パラメトリック光増幅、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波長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。また励起光源としての低雑音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て量子雑音の測定を行い、導波型光第2高調波発生によるスクイズド光発生に関する予備的結果を得た。
4 導波型非線形光学デバイスによる超高速光制御について理論的・実験的に検討を行った。新たに和周波発生による導波型高速光サンプリングデバイスを提案した。超短光パルスに対する特性の理論解析を行い設計指針を明らかにした。実際にデバイスを作製して実験を行い、ピコ秒領域の高効率サンプリング動作を実証した。また第2高調波発生と差周波発生の縦続による波長変換型ピコ秒光スイッチングを提案し、予備的実験結果を得た。

研究成果

• [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変換の理論解析"電子情報通信学会論文誌C-I. J82-C-1,6. 326-334 (1999)
• [文献書誌] T.Suhara,H.Ishizaki,M.Fujimura,H.Nishihara: "Waveguide quasi-phase-matched sum frequency generation devices for high-efficiency optical sampling"IEEE Photon. Tech. Lett.. 11,8. 1027-1029 (1999)
• [文献書誌] M.Fujimura,T.Suhara,H.Nishihara: "Periodically domain-inverted LiNbO_3 for waveguide quasi-phase matched nonlinear optic wavelength conversion devices"Bull.Mater.Sci.. 22,3. 413-420 (1999)
• [文献書誌] T.Suhara,H.Nishihara: "Theoretical analysis of squeezed light generation conversion by nonlinear -optic devices"Electronics and Communication in Japan. 82,12. 48-56 (1999)
• [文献書誌] 石月、藤村、栖原、西原: "高効率光サンプルのためのLiNbO_3導波路擬似位相整合和周波発生デバイス"電子情報通信学会論文誌C-1. J83-C-1(掲載予定). (2000)
• [文献書誌] 藤村昌孝、栖原敏明: "強誘電体擬似位相整合非線形光学デバイスの新展開"応用物理. 65.5(掲載予定). (2000)
• [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(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(分担分). 6 (1998)