ナノメートル分極制御を用いた和周波光混合デジタルイメージ変換の研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14350184
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 皆方 誠 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80174085)
• 研究分担者: 符 徳勝 産業技術総合研究所, 研究員 ; 米山 賢史 静岡大学, 電子工学研究所, 助手 (60345808) ; 鈴木 久男 静岡大学, 工学部, 助教授 (70154573)
• キーワード: ナノメートル分極制御 / マイクロドメイン / 核移動法 / LiNbO_3 / LiTaO_3 / Full Cover Electrode法 / フォトンミキシング / デジタルイメージ変換

研究概要

本研究では、提案したデバイスの効率に直接関係する分極反転の機構、ダイナミクスを研究することを目的とし、本年度の研究では以下のような研究成果が得られた。
1)低電界印加法による分極制御の実験的検討:核形成しきい値に達しない電界を結晶に印加することによってマイクロドメイン(自発分極の向きが反転した微小領域)を形成できることを見いだし、印加電流の積分値を制御することにより、結晶中に存在する反転核を電極端近傍に集合させ、反転ドメインを成長可能であることを明らかにした。
2)核移動法による分極制御:核移動による分極反転領域と従来用いてきたパルス印加による分極反転領域の核形成位置の比較検討を行った。その結果、核移動法による分極反転領域を電極近傍に形成することが可能であり、微細パターン形成に有利であることを明らかにした。
3)周期分極制御用レーザ露光装置の作製:所望のコヒーレント長の分極制御を行うために、結晶基板上へ任意周期パターンを長距離に渡って作製できるレーザ描画装置を試作した。波長473nmのレーザを用いた結果、全長40mm、最小寸法2μmの微小周期パターンを作製することができた。
4)分極制御に及ぼす結晶の抵抗率の影響:抵抗率の異なるLiTaO_3結晶を用いて分極反転実験を行った。その結果、抵抗率の高い結晶を用いることにより、電極パターンに近い周期分極反転層を形成することができ、分極制御機構に関する新たな知見を得ることができた。
5)FCE(Full Cover Electrode)法の実験的検討:FCE法を用いて微小周期分極反転実験を行った。電極とレジスト直下の電界強度比が大きく、レジストの誘電率の値が小さいほど分極制御に有利であることを実験的に証明した。そして、従来分極制御が困難であった500μm厚の結晶を用いて、周期4μmの均一な周期分極反転層を形成することができた。

研究成果

• [文献書誌] M.Minakata et al.: "Packaged 40 Gb/s backslot type LiNbO_3 optical modulator with a low-driving-voltage 2.8V"SPIE SERIES. 4832. 26-36 (2002)
• [文献書誌] D.S.Fu et al.: "Dielectric and piezoelectric properties of Pb(ZrTi)O3-Pb(MgNb)03 multi-layer thin films"Ferroelectrics. 270. 185-190 (2002)
• [文献書誌] M.Minakata et al.: "High-speed and low-driving-voltage x-cut LiNbO_3 optical modulator with two step backside slot"Electron.Lett. 38(10). 472-473 (2002)
• [文献書誌] M.Minakata et al.: "Low-driving-voltage 40 Gb/s modulator on x-cut LiNbO_3 wafer"J.Lightwave Technology. 20(6). 1221-1225 (2002)
• [文献書誌] 皆方 誠 他: "高性能SHGデバイス用微小分極反転形成法の研究"静岡大学大学院電子科学研究科研究報告. 23. 57-65 (2002)
• [文献書誌] M.Minakata et al.: "Formation of small size polarization domain inversion for high-efficient QPM-SHG device-proposal of full cover electrode method 2.8V"Ext.Abstract of 2002 Int.Conf.on Solid State Devices and Materials. 358-359 (2002)
• [文献書誌] M.Minakata: "Packaged 40 Gb/s backslot type LiNbO_3 optical modulator with a low-driving-voltage 2.8V"Proceeding SPIE in Boston, USA. 25-35 (2002)
• [文献書誌] M.Minakata et al.: "Design of low drive voltage for 40 Gb/s modulator on X-cut wafer"Proceeding CPT'02. E-18. 95-96 (2002)
• [文献書誌] M.Minakata et al.: "Proposal of full cover electrode method for formation of periodic-domain inversion"Proceeding of Joint Int.Conf.on Advanced Science and Technology. 475-478 (2002)
• [文献書誌] M.Minakata: "Packaged 40 Gb/s backslot type LiNbO_3 optical modulator with a low-driving-voltage of 2.8V"Proceeding of Joint Int.Conf.on Advanced Science and Technology. 495-498 (2002)
• [文献書誌] S.Yoneyama et al.: "Fluorescence-emission device -Fabrication of resolution chart for fluorescence"Proceeding of Joint Int.Conf.on Advanced Science and Technology. 499-502 (2002)
• [文献書誌] 皆方 誠, 他: "40 Gb/s Backslot Type LiNbO_3 Optical Modulator with a Low-driving-voltage of 2.8V"静岡大学電子工学研究所研究報告. 37. 29-35 (2002)
• [文献書誌] 皆方 誠, 他: "分極反転制御用レーザ露光装置の研究"静岡大学電子工学研究所研究報告. 37. 37-47 (2002)
• [文献書誌] 米山 賢史, 他: "-蛍光発光デバイス-蛍光顕微鏡用解像度評価チャート"静岡大学電子工学研究所研究報告. 37. 49-54 (2002)
• [文献書誌] M.Minakata et al.: "Study on formation of small polarization domain inversion for high-efficiency quasi-phase-matched second-harmonic generation device"Jpn.J.Appl.Phys.. (発表予定). (2003)