導波路型周期分極反転ニオブ酸リチウム結晶を用いた波長可変テラヘルツ波発生の研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13875014
• 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, 教授 (90116054)
• 研究分担者: 四方 潤一 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (50302237) ; 藤村 昌寿 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80263218)
• キーワード: テラヘルツ波 / 非線形光学 / ニオブ酸リチウム / 強誘電分極反転 / 非周波数発生 / 光波長変換 / 光導波路 / プロトン交換

研究概要

昨年度の理論的成果を基礎として、本年度はデバイス作製技術の確立と、実験的検討に重点を置いて研究を行った。主な成果は以下のように要約される。
1.昨年度に開発した理論解析手法を用いて、実際に表面放射型テラヘルツ差周波発生デバイスを設計し、理論特性を明らかにした。
2.表面放射型テラヘルツ差周波発生デバイスに必要なZカットニオブ酸リチウム結晶における傾斜パターン周期的分極反転構造の形成技術を確立し、面積30mm×20mmの傾斜分極反転構造を作製した。
3.光損傷耐性に優れた酸化マグネシウム添加Zカットニオブ酸リチウム結晶の分極反転特性を実験的に調べ、同結晶における周期的分極反転構造の新たな作製方法として、常温での周期パターン紫外光照射と一様電界印加による分極反転法を開発し、良好な結果を得た。
4.傾斜周期分極反転構造を形成したバルク結晶における表面放射型テラヘルツ差周波発生の実験を行い、波長200μm近傍のテラヘルツ波の発生に成功した。
5.非傾斜分極反転構造を形成した結晶、および傾斜分極反転構造を形成した結晶に選択的プロトン交換を行ってチャンネル型近赤外光導波路を作製することにより、導波路型テラヘルツ波差周波発生デバイスを作製した。
6.非傾斜分極反転構造を用いたデバイスにYAGレーザ励起の光注入PPLNパラメトリック2波長発振器からの近赤外光を入射してその導波特性を観測した。また傾斜分極反転構造を用いたデバイスに半導体レーザ出力をファイバ光増幅器で増幅した近赤外光を入射し、導波特性を観測した。現在、テラヘルツ波観測の実験を継続しており、検出感度の改善によりテラヘルツ波発生が確認できるものと期待される。

研究成果

• [文献書誌] Y.Shigematsu, M.Fujimura, T.Suhara: "Fabrication of LiNbO_3 TE/TM waveguides for 1.5μm wavelength band by Zn/Ni Diffusion in Low-Pressure Atmosphere"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.41,Pt.1,No.7B. 4825-4827 (2002)
• [文献書誌] T.Suhara: "Wavelength conversion in quasi-phase matched LiNbO_3 waveguide devices(Invited Paper)"Optoelectronics and Communication Conference(OECC'02). 12C4-1. 606-607 (2002)
• [文献書誌] T.Suhara, Y.Avetisyan, H.Ito: "Theoretical analysis of laterally emitting terahertz-wave generation by difference frequency generation"IEEE J.Quantum Electron. vol.39,No.1. 166-171 (2003)
• [文献書誌] S.Haidar, T.Usami, J.Shikata, H.Ito: "Seed-source tuning of a broadband noncollinear optical parametric generator based on periodically poled LiNbO_3"Optical Engineering. Vol.42,No.1. 143-147 (2003)
• [文献書誌] K.Kawase, J.Shikata, H.Ito: "Terahertz wave parametric source"Journal of Physics D. Vol.35,No.3. R1-R14 (2002)
• [文献書誌] 藤村, 荘村, 栖原: "紫外光照射常温電圧印加によるMgO : LiNbO_3分極反転グレーティング"平成15年度春季応用物理学関係連合講演会. 27pW7(発表予定). (2003)
• [文献書誌] T.Suhara, M.Fujimura: "Waveguide Nonlinear-Optic Devices"Springer Verlag, Berlin(出版予定). 306 (2003)