Development of millimeter-wave/THz-wave generation devices utilizing a high-Q resonator and nonlinear-optical difference frequency generation

开发利用高Q谐振器和非线性光学差频发生的毫米波/太赫兹波发生装置

• 批准号: 24656233
• 负责人: MURATA Hiroshi
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24656233/
• 关键词: マイクロ波・ミリ波; テラヘルツ波; 非線形光学; 導波管; 分極反転

New millimeter-wave/terahertz-wave signal generation devices utilizing nonlinear optical difference frequency generation (DFG) in a rectangular waveguide resonator were studied in detail. By using detailed analyses based-on the coupled-mode theory and the finite-domain time-domain (FDTD) method, basic device operations were identified and a proto-type device operating in the 60GHz-band was designed. In the experiment, 60GHz signal generation was successfully demonstrated in the fabricated device using LiTaO3 crystal. The measured frequency response of the generated DFG signal was in good agreement with the theoretical one. In addition, the applications of the DFG technique to optical cross-/auto-correlation devices were also proposed and expected characteristics were shown theoretically. The fusion with standard rectangular waveguide circuits and higher frequency signal generation in the terahertz ranges were also discussed.

详细研究了在矩形波导谐振器中利用非线性光学差频发生（DFG）的新型毫米波/太赫兹波信号发生装置。 通过基于耦合模式理论和有限域时域 (FDTD) 方法的详细分析，确定了器件的基本操作，并设计了工作在 60GHz 频段的原型器件。 在实验中，使用 LiTaO3 晶体制造的器件成功演示了 60GHz 信号的生成。 所生成的 DFG 信号的测量频率响应与理论频率响应非常吻合。 此外，还提出了DFG技术在光学互相关/自相关装置中的应用，并在理论上显示了预期的特性。 还讨论了与标准矩形波导电路的融合以及太赫兹范围内的更高频率信号的生成。

项目成果

光学結晶充填方形導波管における非線形差周波発生を用いたミリ波生成

在光学晶体填充矩形波导中使用非线性差频产生毫米波

• 发表时间: 2013
• 作者: 前島悠登;高島佑介;村田博司;岡村康行
• 通讯作者: 岡村康行

分極反転デバイスを用いた光-マイクロ波制御

使用偏振反转装置的光微波控制

• 发表时间: 2012
• 期刊: オプトロニクス
• 作者: 永田大地;杉田智彦;池田茂;松村道雄;村田博司
• 通讯作者: 村田博司

光差周波発生を用いた光PSK-ミリ波ASK変換デバイスの提案

使用光学差频发生的光学PSK-毫米波ASK转换装置的提案

• 发表时间: 2012
• 作者: 高島佑介;村田博司,岡村康行
• 通讯作者: 村田博司,岡村康行

APMP2013 Best Student Poster Award : Yusuke Takashima, Hiroshi Murata, and Yasuyuki Okamura,"Analysis of DFG-Based Millimeter-Wave Signal Generation in Rectangular Waveguides Embedded with a Nonlinear Optical Crystal and Its Applications to Optical Signal

APMP2013 最佳学生海报奖：Yusuke Takashima、Hiroshi Murata 和 Yasuyuki Okamura，“嵌入非线性光学晶体的矩形波导中基于 DFG 的毫米波信号生成分析及其在光信号中的应用”

Analysis of DFG-Based Millimeter-Wave Signal Generation in Rectangular Waveguides Embedded

嵌入式矩形波导中基于 DFG 的毫米波信号生成分析

• 发表时间: 2013
• 期刊: Proceedings of APMP 2013
• 作者: Yusuke Takashima;Hiroshi Murata;and Yasuyuki Okamura
• 通讯作者: and Yasuyuki Okamura