| 研究課題/領域番号 |
15H05429
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
田邉 孝純 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (40393805)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 応用光学 / 微小光共振器 / マイクロ・ナノデバイス |
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| 研究実績の概要 |
光周波数コム光源の超小型化・超省エネ化・超高繰り返し化を実現するために，光周波数コムをマイクロ共振器で得ることを目的としている．本年度は，マイクロ共振器での光周波数コムの性質を理解するために，非線形ファイバ伝搬で広く用いられる非線形シュレディンガー方程式を改良したLugiato-Lefever方程式をスプリットステップフーリエ法で解くモデルを構築し，熱光学効果やラマン散乱も考慮したシミュレーションを行った．
マイクロ共振器でのモードロックは，励起光波長を短波長側から長波長側にシフトするような複雑な手法を用いなくては実現できないことが知られている．我々はその現象を構築したモデルで確認し，さらに，CaF2によるウィスパリングギャラりモード共振器を用いれば，熱光学効果の符号が他の材料とは逆向きのため，波長掃引無しでもモードロック状態に到達できることを発見した．この成果はIEEE Photonics Journalにて発表済みである．
一方でマイクロ共振器で光周波数コムを実現する最大のメリットが可搬性であることから，マイクロ共振器と入出力光ファイバの集積技術の開発が求められている．そこで我々はアライメント中にテーパ光ファイバの位置をUV硬化剤で固定することで，パッケージングを実現することを試みた．光ファイバとのパッケージングを実現するために側壁にファイバーを接触させて機械的な安定性を向上させた状態でファイバーの両端を固定した．こうした工夫を施すことで，入出力光ファイバをパッケージング化することができ，この素子は光周波数コム光源のみならず，光センシングにも用いることができるようになった．この成果はAppl. Opt.に成果発表している．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
予定通りLugiato-Lefever方程式によるモデルを構築し，熱光学効果やラマン散乱による効果を記載できた．特に熱光学効果が光カーコム生成に及ぼす影響を明らかにできた．このモデルで得られた知見に基づき，励起光を制御すれば，所望のコムの発生に結び付くと期待できるので，当初計画通り進展していると言える．
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| 今後の研究の推進方策 |
既に実験的に光カーコムが得られているが，モデルで得られた入力光パワー制御方法に従えば，光カーコムの各周波数成分の位相が制御されたモードロックした状態が得られると期待される．また，モデルによれば，入力光の波長を調整することに容易にチューリングパタンコムと呼ばれる状態を得ることができる．チューリングパタンコムはソリトン状態とはなっていないが，得られる光の各モードの相対位相関係はロックされている状態であるので，出力光の位相を制御することで，短パルスが得られる．既に液晶空間光変調器を用いた波形整形器の構築が終了しているので，光波形整形器を用いて，得られた光カーコムの位相を制御することで，高速な光パルス波形が得られると期待される．今後は，高速光パルス列の生成を目指し，波形整形器も用いながら，研究を進める．
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