1996 Fiscal Year Annual Research Report
ドメイン超格子による複合機能非線形光デバイスの試作研究
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06555012
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| Research Institution | TOHOKU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
伊藤 弘昌 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20006274)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福田 承正 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30199236)
佐藤 学 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (50226007)
谷内 哲夫 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (80260446)
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| Keywords | タンタル酸リチウム / 非線形光学効果 / レーザ / ドメイン反転 |
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| Research Abstract |
強誘電体のドメイン方向を周期的に180°反転させた構造を有するドメイン超格子は,擬似位相整合により高効率な非線形光学デバイスを実現できる特長がある。本研究ではLiTaO_3ドメイン超格子にレーザ活性イオンであるNdをド-ピングすることにより,レーザ発振と同時に第二高調波発生(SHG)および電気光学変調等の複合機能を有する非線形光デバイスを実現することを目的としている。
Ndイオンが0.27wt%,0.60wt%ドープしたLiTaO_3結晶を育成し,まずそのレーザ特性を測定した結果,蛍光寿命110μs,吸収波長806nm,吸収係数は2.6cm^<-1>(0.27wt%),5.6cm^<-1>(0.60wt%),発振波長は1082nmであった。レーザ発振波長1082nmにおけるドメイン反転周期は,Nd:LiTaO_3の屈折率分散特性から8.1μmとなる。ドメイン超格子作製は周期電界印加法により行い,厚み0.5mmのNd:LiTaO_3結晶の+Z面に形成したAlの周期電極を通じて電荷(ドメイン反転電圧は16.8KV/mm)を注入することにより行った。
長さ5.1mm(ドメイン反転領域の長さ4mm)のNd:LiTaO_3結晶を用いてレーザ発振特性および第二高調波発生特性を測定した。波長806nmの半導体レーザを励起光として用いた結果,発振しきい値は130mW,吸収パワー300mWにおいて,波長541nm,53μWのSHG出力が得られた。
また,ドメイン反転領域にプリズム状の電極を付けることにより,Nd:LiTaO_3結晶の電気光学効果を利用したQスイッチ動作を行うために800Vのパルス電圧を印加した結果,パルス幅39ns,ピークパワー2.6WのパルスSHG出力が得られた。
さらに,固体レーザの縦モードのシングル化を行うために,厚み1.2mmのNd:LiTaO_3結晶の両面にレーザ用高反射ミラーを形成したマイクロチップレーザを作製して,そのレーザ発振特性の測定を行った。発振しきい値は220mW,吸収励起パワー343mWにおいて10mWの1082nmの単一モード発振を確認することができた。
以上のように,本研究ではレーザ発振と非線形光学効果および電気光学効果の複合機能化した新規な光デバイスとして,レーザ活性イオンをドープしたLiTaO_3結晶を用いてSHGやQスイッチ動作を世界で初めて実現したものであり,ドメイン超格子作製技術を駆使することによりこれらの複合機能デバイスの実現が可能であることを実験的に確認したことは本研究の大きな成果と考えられる。
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Research Products
(4 results)
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[Publications] K.S.Abedin: "Integrated intracavity quasi-phase-matched second harmonic generation based on periodically poled Nd:LiTaO_3," Appl.Phys.Lett.,. 70・1. 10-12 (1997)
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[Publications] Kazi Sarwar Abedin: "Temparature-dependent dispersion relation of ferroelectric lithium tantalate" J.Appl.Phys.,. 80・11. 6561-6563 (1997)
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[Publications] 寺田靖子: "Nd:NaGd (WO_4)_2ファイバー単結晶の作成と光学特性評価" 平成9年第44回応用物理関係連合講演会,28aN/I-5,. 1. (1997)
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[Publications] K.S.Abedin: "LD励起単一モードNd:LiTaO_3マイクロチップレーザ" 平成8年第57回応用物理学会学術講演会,7pM-11/III. 3. 832- (1996)
