2016 Fiscal Year Annual Research Report
微小光共振器を用いた省エネルギー光周波数コム光源開発
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15H05429
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
田邉 孝純 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (40393805)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 応用光学 / 微小光共振器 / マイクロ・ナノデバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微小光共振器を用いると，光周波数コム光源を小型化できると期待されている．小型化が実現できれば，エネルギ効率の向上や繰り返し周波数の向上が実現できる．また高機能化においては，結合共振器を用いて，デュアルコム発生への展開が期待される．
そこで，本年度は微小光共振器の結合系のモデル化を進めることで，CW/CCWモード結合，直行する2つの変更方向の非線形結合，異なる縦モード間の非線形相互作用が存在する場合に，それらがコム発生にどのように影響を及ぼすかを理論及び実験の両面から調査した．特に実験においては誘導ラマン散乱過程と異なる横モードへの結合の影響を調べ，ラマンコム発生における結合系の影響を調査した．更に微小光共振器の分散制御の方法とその測定についても報告している．
微小光共振器のサイズが小さいと，CW/CCWモード結合の存在は無視できなくなり，強い結合のために得られるスペクトルは反交叉する．この条件でのCCW方向に得られるコム状スペクトルを詳細に調査した結果，CCW方向の各縦モード強度がCW/CCWモード結合の強さに比例することが分かった．これはCW/CCW結合強度の簡易的な測定にも使える手法である．
誘導ラマン散乱によるコム発生においては，励起するモードのQ値の高さが，横モード間結合に強く影響を与えることが明らかとなった．例えば，2つの異なるQ値を持つ横モードを有する共振器において，低いQ値のモードを励振すると，高Q値モードで誘導ラマン散乱コムが発生し，デュアルコム状スペクトルが得られるが，高いQ値のモードを励振しても，単一横モードのコムスペクトルしか得られない．この知見を用いれば得られるコムの横モードの数を制御できる．
また，微小光共振器を精密加工で作製しその分散を制御，測定した．
次年度はこれらの結果を踏まえて，波長帯域を拡張すべく，共振器内三次高調波発生に取り組む．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
誘導ラマン散乱を介した微小光共振器のコム発生について，その現象の解明と制御が進んだ．特に複数モード結合した共振器におけるコム生成の研究に大きな進展が見られ，それによってデュアルコム生成などの高機能化が実現できると期待される．これらの成果はSPIE Photonics Westでの招待講演など，国内外で高い評価を得ている．また光カーコムのモードロックに必須となる分散制御された微小光共振器の作製技術の開発を進め，CaF2材料を用いてQ値100万以上を有する共振器を作製し，その断面形状を設計することで分散制御を実現した．さらにこの共振器の分散を測定して設計通りに得られていることを開発した．この過程で，超精密加工及び分散測定技術に大いに進展が見られた．本成果も解説記事執筆など国内外での反響が大きな成果である．
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| Strategy for Future Research Activity |
誘導ラマン散乱を用いると微小光共振器で発生できる光カーコムのスペクトル帯域を拡大できる．今季はそれをさらに推し進めて共振器内三次高調波発生を活用して，可視域への帯域拡大を試みる．特に，従来の可視光発生は偶然にある特定のモードでエネルギ及び位相整合が取れ，光が発生するというものであったが，正確に分散を設計することで，トップダウン方式で狙った波長に光を制御高く生成することを目指す．
微小光共振器の分散測定技術の高精度及び制御性の向上をさらに進め，可視光の広帯域な発生を実現させることを目指す．
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Research Products
(33 results)
