半導体レ-ザ光の第2高調波発生を目的とする導波路形有機非線形光学素子の開発

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63850012
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 伊藤 良一 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40133102)
• 研究分担者: 永井 愛作 呉羽化学工業(株), 東京第2研究所, グループリーダー ; 佐久田 昌明 沖電気工事(株), 基盤技術研究所, 所長 ; 小笠原 長篤 東京大学, 工学部, 助手 (90134486) ; 梅垣 真祐 東京工科大学, 工学部, 助教授 (70011161)
• キーワード: 有機非線形材料 / 半導体レ-ザ / 光第2高調波

研究概要

本年度においては、波長変換性能の高い2種の有機材料を用いたチャンネル型光導波路の作製・評価を行うとともに、有限サイズの非線形光学媒質における光第2高調波発生効率について電磁波放射理論を用い系統的解析を行った。
1.導波路型波長変換素子の作製と動作特性の評価
有機非線形光学材料MBAーNP、MNAを用いて種々の構造のチャンネル型導波路を作製し、半導体レ-ザ光およびYAGレ-ザ光の波長変換特性を評価した。特に、MBAーNPを用いたリッジ構造導波路においては、20mWの赤外半導体レ-ザ光を基本波として肉眼で容易に確認し得る青色光(6nW)の発生に成功した。この成果は、(1)リッジ構造による基本波の2次元閉じ込め、(2)適切な屈折率を有するガラス基板の採用によるチェレンコフ型位相整合、(3)2次非線形光学定数の最大成分d_<22>を有効利用し得る導波路内結晶軸方位、による複合効果である。
2.電磁波放射理論を用いた光第2高調波発生の系統的解折
任意のサイズ(長さ、幅、厚さ)の非線形媒質における光第2高調波発生の効率について、コリニアな位相整合およびチェレンコフ型位相整合の両者の場合を合わせ、電磁波放射理論を用いた厳密かつ系統的解析を行った。この解析手法を用い、高効率波長変換のための光導波路の最適設計についても検討した。
今後は、導波路内有機結晶の一層の良質化、導波路構造の最適化により、赤外半導体レ-ザ光の高効率第2高調波発生を実現する計画である。

研究成果

• [文献書誌] T.Kondo,R.Morita,N.Ogasawara,S.Umegaki and R.Ito: "A Nonlinear Optical Oraganic Crystal for Waveguiding SHG Devices:(-)2-(alpha-Methylbenzylamino)-5-Nitropyridine(MBANP)" Japanese Journal of Applied Physics. 28. 1622-1628 (1989)
• [文献書誌] R.Morita,T.Kondo,N.Ogasawara,S.Umegaki and R.Ito: "Dispersion of the Second-Order Nonlinear Optical Coefficient d_<11> of Organic Crystal 2-Methyl-4-Nitroaniline" Springer Proceedings in Physics:Nonlinear Optics of Organics and Semiconductors. 36. 202-205 (1989)
• [文献書誌] T.Kondo,N.Ogasawara,S.Umegaki and R.Ito: "Nonlinear Optical Properties of 2-(alpha-MethylbenzyIamino)-5-Nitropyridine" Springer Proceedings in Physics:Nonlinear Optics of Organics and Semiconductors. 36. 218-221 (1989)
• [文献書誌] T.Nogami,H.Nakano,Y.Shirota,S.Umegaki,Y.Shimizu,T.Uemiya and N.Yasuda: "Optical Seconsd-Harmonic Generation from a Series of[Cyano(alkyloyxycarbonyl)-methylene]-2-ylidene-1,3-dithioles and Their Methyl and Dimethyl Derivatives" Springer Proceedings in Physics:Nonlinear Optics of Organics and Semiconductors. 36. 232-235 (1989)
• [文献書誌] 近藤高志,森田隆二,小笠原長篤,梅垣真祐,伊藤良一: "二次非線形光学定数" 固体物理. 24. 899-902 (1989)
• [文献書誌] 梅垣真祐,近藤高志,森田隆二,小笠原長篤,伊藤良一: "波長変換・光変調" 固体物理. 24. 953-963 (1989)