光増幅機能集積LiNbO_3導波路擬似位相整合波長変換素子の研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13750047
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 藤村 昌寿 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80263218)
• キーワード: ニオブ酸リチウム / 光導波路 / 擬似位相整合 / エルビウム / 光増幅器 / 導波路レーザ / 波長変換 / 分極反転グレーティング

研究概要

研究計画に従って光増幅機能集積LiNb0_3(LN)導波路擬似位相整合波長変換素子の研究を実施し、次のような成果を得た。
1.Er : LN導波路光増幅器の作製技術確立に関して、(1)既存のEr : LN導波路レーザ発振器の単一通過あたりの増幅率を測定した。レーザ発振器の共振器鏡を取り外し、波長1.53μmの信号光とともに波長1.48μmの励起光を入射した。信号光の入射パワーと出射パワーを測定し、+0.7dBの信号光増幅を確認した。(2)増幅率向上のため、新たにデバイスを設計した。デバイス長が励起光吸収長を超えない範囲では、増幅率はデバイス長に近似的に比例する。そこで、デバイス長を29mmより60mm拡大した。また、理論シミュレーションにより、Er濃度分布と導波モード分布の重なり増大により増幅率が向上することが分かった。そこで、Er拡散時の温度を1090℃から1100℃に変更してEr添加濃度を向上させるとともにTi拡散導波路の作製条件を最適化して、Er分布と導波光モード分布の重なり増大を図った。(3)デバイスを試作した。単一通過あたりの増幅率として3.7dBが得られ、3dBの増幅率向上が達成できた。
2.Er : LN基板上での分極反転グレーテイング作製技術確立に関して、(1)-Z面にSio_2層をスパッタ堆積してからEr拡散処理を施したところ、このSio_2、層が意図しないLNの分極反転層生成を抑制できることが分かった。(2)Sio_2層の代わりにAl_20_3スパッタ堆積膜を用いることも試みたが、熱処理中にAl_20_3が凝集してしまい、分極反転層生成抑制膜として適さないことが分かった。

研究成果

• [文献書誌] M.Fujimura, Y.Tamura, T.Kodama, T.Suhara: "Fabrication and characterization of Er-diffused Ti : LiNbO_3 waveguide lasers"Japanease Journal of Applied Physics Pt.2. 41巻・7B号(掲載決定). (2002)
• [文献書誌] M.fujimura, Y.Tamura, T.Kodama, T.Suhara: "Fabrication and characterization of Er-diffused Ti : LiNbO_3 waveguide lasers"Technical Digest of 8th Microoptics Conference. 198-201 (2001)
• [文献書誌] 田村佳伸, 藤村昌寿, 楢原敏明: "Er熱拡散Ti : LiNbO_3導波路アンプ/レーザーの作製"レーザー学会学術講演会第22回年次大会講演予稿集. 174 (2002)
• [文献書誌] 田村佳伸, 藤村昌寿, 楢原敏明: "Er熱拡散Ti : LiNbO_3導波路の光増幅特性"第49回応用物理学関係連合講演会講演予稿集. No.3(発表予定). (2002)