強閉じ込め埋み導波路を用いた集積非線形量子フォトニックデバイスの研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21246015
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 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: 藤村 昌寿 大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (80263218) ; 上向井 正裕 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (80362672)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 光制御

研究概要

強誘電体結晶強閉じ込め埋込み光導波路を開発し、量子情報処理への応用のための非線形光学量子フォトニックデバイスを実現することを目的として、理論的・実験的研究を行った。接合拡散型、薄膜リッジ型などの新導波路構造および短周期分極反転擬似位相整合構造を形成する技術を確立し、伝令付単一光子送信用高効率非縮退光子対発生デバイス、可変波長光子対発生デバイス、偏波エンタングル光子対発生デバイスの提案と機能実証などの成果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Rotation-symmetric multisport focusing phase-shifted grating coupler for integrated semiconductor laser (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Uenishi, M. Uemukai and T. Suhara
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: vol.51
• [雑誌論文] Wavelength tuning by temperature control in MgO-doped LiNbO_3 waveguide quasi-phase-matching twin photon generation device (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Kakuno, M. Fujimura and T. Suhara
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: vol.51 ページ: 030201-1-3
• [雑誌論文] Integrated AlGaAs Quantum-Well Ridge-Structure Two-Wavelength DBR Laser for THz Wave Generation (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Uemukai, H. Ishida, A. Ito, T. Suhara, H. Kitajima, A. Watanabe and H. Kan
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: vol.51 ページ: 020205-1-3
• [雑誌論文] Electro-optic Bragg deflection modulator for UV laser light using periodically poled MgO : s-LiTaO_3 (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Okazaki, S. Yoshimoto, T. Inoue, and T. Suhra
  • 雑誌名: IEEE Photon. Tech., Lett. 巻: vol.23, No.22 ページ: 1709-1711
• [雑誌論文] MgO : LiNbO_3 waveguide quasi-phase-matched second-harmonic generation devices fabri-cated by 2-step voltage application under UV light (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Fujimura, E. Kitado, T. Inoue, and T. Suhara
  • 雑誌名: IEEE Photon. Tech., Lett. 巻: vol.23, No.18 ページ: 1313-1315
• [雑誌論文] Electro-Optic Bragg deflection optical modulator using periodically poled MgO : LiNbO_3 (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Inoue, and T. Suhara
  • 雑誌名: IEEE Photon. Tech., Lett. 巻: vol.23, No.17 ページ: 1252-1254
• [雑誌論文] Quantum theory analysis of counter-propagating twin photon generation by parametric downconversion (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Suhara and M. Ohno
  • 雑誌名: IEEE J. Quantum Electron. 巻: vol.46, No.12 ページ: 1739-1745
• [雑誌論文] LiNbO_3 waveguide quasi-phase-matched highly nondegenerate twin photon generation device for heralded single photon source (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Kajita, M. Fujimura and T. Suhara
  • 雑誌名: Jpn. J. Applied Phys. 巻: vol.49, no.3 ページ: 030206-1-3
• [雑誌論文] Fabrication of ridge waveguide in LiNbO_3 thin film crystal by proton-exchange accelerated etching (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Takaoka, M. Fujimura and T. Suhara
  • 雑誌名: Electronics Lett. 巻: vol.45, no.18 ページ: 940-941
• [雑誌論文] Quasi-phase matched waveguide devices for generation of postselection-free polarization-entangled twin photons (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Suhara, G. Nakaya, J. Kawashima and M. Fujimura
  • 雑誌名: IEEE Photon. Tech. Lett. 巻: vol.21, No.15 ページ: 1096-1098
• [雑誌論文] Type-I quasi-phase-matched wave-guide device for polarization-entangled twin photon generation (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Kawashima, M. Fujimura and T. Suhara
  • 雑誌名: IEEE Photon. Tech. Lett. 巻: vol.21, No.9 ページ: 566-568
• [雑誌論文] 偏波エンタングル光子対発生用導波路非線形光学デバイス (2009)
  • 著者名/発表者名: 栖原敏明, 藤村昌寿
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: vol.37, No.4 ページ: 264-270
• [雑誌論文] GaInP red distributed-Bragg-reflector laser integrated with phase-shifted grating coupler for multispot focusing (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Takushima, M. Uemukai and T. Suhara
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: vol.48 ページ: 030206
• [雑誌論文] Generation of quantum-entangled twin photons by waveguide nonlinear optic devices(Invited Review Paper) (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Suhara
  • 雑誌名: Laser & Photon. Rev. 巻: vol.3, No.4 ページ: 370-393
  • DOI: DOI:10.1002/lpor.200810054
• [学会発表] Integrated two-wavelength DBR lasers for tunable photomixing THz-wave generation(Invited Paper) (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Uemukai and T. Suhara
  • 学会等名: European Conf. Integrated Optics(ECIO' 12)
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 20120418-20
• [学会発表] EO spatial UV-light modulator using period-ically-poled deep-proton-exchaged s-LiTaO_3 waveguide (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Okazaki, T. Chichibu, S. Yoshimoto, H. Mizuno and T. Suhara
  • 学会等名: European Conf. Integrated Optics(ECIO' 12)
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 20120418-20
• [学会発表] 導波型非線形光学量子フォトニックデバイス(招待講演) (2012)
  • 著者名/発表者名: 栖原敏明
  • 学会等名: 電子情報通信学会第3回集積光デバイスと応用技術研究会,-集積光デバイス技術の歩みと応用-現在・過去・未来-IPDA12-14
  • 発表場所: 逗子市
  • 年月日: 20120202-03
• [学会発表] 周期分極反転MgO : LiNbO_3を用いた電気光学ブラッグ偏向型光変調器 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上敏之, 栖原敏明
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術報告
  • 年月日: 2012-01-27
• [学会発表] 紫外照射下電圧印加分極反転MgO : LiNbO_3導波路疑似位相整合第2高調波発生デバイス (2012)
  • 著者名/発表者名: 北戸英理, 井上敏之, 藤村昌寿, 栖原敏明
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術報告
  • 年月日: 2012-01-27
• [学会発表] マルチスポット形成位相変調グレーティング結合器集積化GaInP量子井戸DBRレーザ (2012)
  • 著者名/発表者名: 上向井正裕, 上西健吾, 栖原敏明
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術報告
  • 年月日: 2012-01-27
• [学会発表] Integrated quantum photonic devices (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Suhara, M. Fujimura and M. Uemukai
  • 学会等名: The 3rd Global COE International Symposium on Electronic Devices Innovation
  • 発表場所: Senri Life Science Center, Toyonaka, Osaka
  • 年月日: 20111216-17
• [学会発表] 非線形光学デバイスの進展(基調講演) (2011)
  • 著者名/発表者名: 栖原敏明
  • 学会等名: 応用物理学会・量子エレクトロニクス研究会「非線形光学50年その基礎と材料・デバイスおよび応用」
  • 発表場所: 上智大学軽井沢セミナーハウス
  • 年月日: 20111209-11
• [学会発表] Electro-Optic Bragg deflection modulator for UV laser light using periodically poled MgO : s-LiTaO_3 (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Okazaki, S. Yoshimoto, T. Inoue, and T. Suhara
  • 学会等名: 17-th Microoptics Conference(MOC' 11)
  • 発表場所: L-5, Sendai
  • 年月日: 20111030-1102
• [学会発表] Electro-Optic Bragg deflection optical modulator using periodically poled MgO : LiNbO_3 (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Inoue, and T. Suhara
  • 学会等名: 17-th Microoptics Conference(MOC' 11)
  • 発表場所: L-4, Sendai
  • 年月日: 20111030-1102
• [学会発表] MgO : LiNbO_3 waveguide SHG devices with domain-inverted gratings formed by 2-step volgtage application under UV light (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Fujimura, E. Kitado, T. Inoue, and T. Suhara
  • 学会等名: 17-th Microoptics Conference(MOC' 11)
  • 発表場所: H-15, Sendai
  • 年月日: 20111030-1102
• [学会発表] Demonstration of integrated AlGaAs quantum-well ridge-structure two-wavelength DBR laser for THz Wave generation (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Uemukai, A. Ito, T. Suhara, H. Kitajima, A. Watanabe and H. Kan
  • 学会等名: 17-th Microoptics Conference(MOC' 11)
  • 発表場所: D-4, Sendai
  • 年月日: 20111030-1102
• [学会発表] MgO : LiNbO_3 waveguide second-harmonic generation devices with domain-inverted gratings formed by 2-step voltage application under UV light (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Fujimura, E. Kitado, T. Inoue, and T. Suhara
  • 学会等名: Int. Conf. Solid State Devices and Materials, I-3-4
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 20110928-29
• [学会発表] Waveguide quantum photonic devices (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Suhara
  • 学会等名: Sixth Photonics Center Symposium Nanophotonics in Asia 2011
  • 発表場所: Shima Kanko Hotel Classic
  • 年月日: 20110920-21
• [学会発表] 紫外照射下電圧印加分極反転MgO : LiNbO_3導波路疑似位相整合第2高調波発生デバイスの作製と評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 北戸英理, 藤村昌寿, 井上敏之, 栖原敏明
  • 学会等名: 平成23年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] ピロ燐酸マイクロプロトン交換増速エッチングによるLiNbO_3リッジ光導波路作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 多田聡一郎, 藤村昌寿, 栖原敏明
  • 学会等名: 平成23年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] AlGaAs量子井戸リッジ型2波長集積DBRレーザの試作とTHz波発実験 (2011)
  • 著者名/発表者名: 上向井正裕, 伊藤明, 栖原敏明
  • 学会等名: 平成23年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] 集積半導体レーザ用回転対称マルチスポット形成位相変調グレーティング結合器 (2011)
  • 著者名/発表者名: 上西健吾, 上向井正裕, 栖原敏明
  • 学会等名: 平成23年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] THz波発生用AlGaAs可変波長リッジ型2波長集積DBRレーザ (2011)
  • 著者名/発表者名: 上向井正裕, 伊藤明, 栖原敏明
  • 学会等名: 平成23年春季第58回応用物理学関連連合講演会
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] MgO : LiNbO_3分極反転構造EOブラッグ偏向型光変調器の短波長光変調特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上敏之, 栖原敏明, 岡崎雅英
  • 学会等名: 平成23年春季第58回応用物理学関連連合講演会
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] MgO : LiNbO_3導波路型QPM光子対発生デバイスの作製と温度による光子対波長制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 覺野重誠, 藤村昌寿, 栖原敏明
  • 学会等名: 平成23年春季第58回応用物理学関連連合講演会
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] 紫外照射2段階室温電圧印加作製MgO : LiNbO_3周期分極反転構造を用いた導波路疑似位相整合2高調波発生デバイス (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤村昌寿, 北戸英理, 井上敏之, 栖原敏明
  • 学会等名: 平成23年春季第58回応用物理学関連連合講演会
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] THz波発生用AlGaAs量子井戸2波長集積DBRレーザーの波長可変化の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊藤明, 上向井正裕, 栖原敏明
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第31回年次大会
  • 年月日: 2011-01-09
• [学会発表] Au/ Crマスク使用ピロ燐酸マイクロプロトン交換増速エッチングによるLiNbO_3リッジ光導波路 (2011)
  • 著者名/発表者名: 多田聡一郎, 藤村昌寿, 栖原敏明
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第31回年次大会
  • 年月日: 2011-01-09
• [学会発表] Integrated AlGaAs Quantum-Well Ridge-Structure Two-Wavelength DBR Laser for THz Wave Generation (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Uemukai, H. Ishida, A. Ito, T. Suhara, H. Kitajima, A. Watanabe and H. Kan
  • 学会等名: 22nd IEEE International Semiconductor Laser Conference, ISLC2010, TuC 4, Conference Digest
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20100927-29
• [学会発表] MgO : SLT周期分極反転構造を用いた紫外レーザ光用電気光学ブラッグ偏向型変調器 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡崎雅英, 吉本周平, 井上敏之, 栖原敏明
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2009(日本光学会年次学術講演会)
  • 年月日: 2010-11-10
• [学会発表] 電気光学ブラッグ偏向型光変調器用の薄型電圧印加構造の作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡崎雅英, 吉本周平, 秩父孝夫, 武内誠, 水野博文, 栖原敏明
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2010(日本光学会年次学術講演会)
  • 年月日: 2010-11-08
• [学会発表] 紫外光下電圧印加によるMgO : LiNbO_3周期分極反転構造作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤村昌寿, 井上敏之, 栖原敏明
  • 学会等名: 応用物理学会励起ナノプロセス研究会,第6回研究会
  • 年月日: 2010-11-03
• [学会発表] 結晶直接接合LiNbO_3埋込プロトン交換導波路第2高調波発生デバイス (2010)
  • 著者名/発表者名: 八木崇志, 藤村昌寿, 栖原敏明
  • 学会等名: 平成22年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 紫外照射2段階室温電圧印加によるMgO : LiNbO_3周期分極反転構作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤村昌寿, 井上敏之, 栖原敏明
  • 学会等名: 平成22年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] MgO : LiNbO_3周期分極反転構造を用いた電気光学ブラッグ偏向方光変調器 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井上敏之, 栖原敏明, 岡崎雅英
  • 学会等名: 平成22年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] THz波発生用AlGaAs量子井戸リッジ型2波長集積DBRレーザ (2010)
  • 著者名/発表者名: 上向井正裕, 石田秀直, 伊藤明, 栖原敏明
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術報告
  • 年月日: 2010-06-25
• [学会発表] THz波発生用AlGaAs量子井戸リッジ型2波長集積DBRレーザ (2010)
  • 著者名/発表者名: 石田秀直, 上向井正裕, 伊藤明, 栖原敏明
  • 学会等名: 平成22年春季第57回応用物理学関連連合講演会
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] 非線形光学デバイスによる量子光学機能実現の理論的基礎 (2010)
  • 著者名/発表者名: 栖原敏明
  • 学会等名: (招待チュートリアル講演)平成22年春季第57回応用物理学関連連合講演会
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] 結晶直接接合LiNbO_3埋込プロトン交換導波路第2高調波発生デバイス (2010)
  • 著者名/発表者名: 八木崇志, 藤村昌寿, 林由樹雄, 栖原敏明
  • 学会等名: 平成22年春季第57回応用物理学関連連合講演会
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] 結晶直接接合LiNbO_3埋込プロトン交換導波路擬似位相整合第2高調波発生デバイスの作製と特性評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 八木崇志, 藤村昌寿, 栖原敏明
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第30回年次大会
  • 年月日: 2010-03-03
• [学会発表] Fabrication of ridge waveguide in LiNbO_3 thin film crystal by proton-exchange accerelated etching (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Takaoka, M. Fujimura and T. Suhara
  • 学会等名: The 15th Microoptics Conference
  • 発表場所: Odaiba, Tokyo
  • 年月日: 20091025-28
• [学会発表] Quasi-phase matched waveguide devices for generation of postselection-free polarization-entangled twin photons (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Suhara, G. Nakaya, J. Kawashima and M. Fujimura
  • 学会等名: The 14-th OptoElectronics and Communications Conference, TuJ3
  • 発表場所: Hong Kong
  • 年月日: 20090713-17
• [学会発表] 絶縁液層を介した電圧印加によるMgO : LiNbO_3擬似位相整合用周期分極反転構造の作製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 戸谷彰宏, 藤村昌寿, 栖原敏明
  • 学会等名: Optics & Photonics Japan 2009(日本光学会年次学術講演会)
  • 年月日: 2009-11-24
• [学会発表] 分極反転と光導波路波長変換 (2009)
  • 著者名/発表者名: 栖原敏明
  • 学会等名: 日本光学会(応用物理学会)第4回レーザーディスプレイ技術研究会～レーザーディスプレイを支えるデバイスと応用～
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] ドメイン反転LiNbO_3導波路波長変換デバイスとその応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 栖原敏明
  • 学会等名: (財)光産業技術振興協会フォトニックネットワーク新時代における産業・技術懇談会平成21年度第2回公開討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-07-23
• [図書] 先端的な集積量子フォトニックデバイスを創る,大阪大学グローバルCOEプログラム次世代電子デバイス教育研究開発拠点編 (2012)
  • 著者名/発表者名: 栖原敏明
  • 総ページ数: 150-161
• [備考]
  • URL: http://ioe.eei.eng.osaka-u.ac.jp/
• [産業財産権] 光学デバイス、光学デバイスの製造方法および露光装置 (2010)
  • 発明者名: 岡崎雅英,栖原敏明
  • 権利者名: 大日本スクリーン製造(株)
  • 産業財産権番号: 特許(国内)、特願2010-221699
  • 出願年月日: 2010-09-30
• [産業財産権] 光変調器 (2010)
  • 発明者名: 岡崎雅英,栖原敏明
  • 権利者名: 大日本スクリーン製造(株)
  • 産業財産権番号: 特許(国内)、公開番号2010-152212
  • 出願年月日: 2010-07-08
• [産業財産権] Optical modulator (2010)
  • 発明者名: M. Okazaki and T. Suhara(岡崎雅英,栖原敏明)
  • 権利者名: 大日本スクリーン製造(株)
  • 産業財産権番号: 特許(欧州)、European Patent09178865. 3-1228
  • 取得年月日: 2010-02-22
  • 外国