希土類添加LiNb03を用いた内部共振光第2高調波発生導波路レーザ

使用稀土掺杂 LiNb03 的内谐振光学二次谐波发生波导激光器

基本信息

批准号：
11750040
负责人：
藤村昌寿
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

希土類添加LiNbO3導波路レーザとLiNbO3第2高調波発生(SHG)デバイスを組み合わせた,高機能LiNbO3導波路発光デバイス実現を目的として研究を行い,次のような成果を得た.1.昨年度確立した,Nd熱拡散LiNbO3基板上擬似位相整合SHG分極反転グレーティング作製技術を用い、内部共振型SHG導波路レーザを試作した.Nd熱拡散後に,周期6.8μm,相互作用長1mmの分極反転グレーティングを作製,ピロ燐酸中での選択プロトン交換とアニ-リングによりチャネル光導波路を作製した.その両端面に共振器鏡を接着した.こうして作製したデバイスを波長814nmのチタンサファイアレーザ光で励起すると,閾値45mWのCWレーザ発振が確認できた.発振波長1084nm,スロープ効率は0.5%であった.また,内部共振SHGによる波長542nmの緑色光も得られた.分極反転グレーティングの不均一のためにSHG規格化変換効率は0.5W^<-0.5>cm^<-1>と,予測値1.1W^<-0.5>cm^<-1>に比べて小さかった.それでもμWオーダの緑色出力を得ることが出来た.以上により,希土類添加LiNbO3導波路レーザとSHGデバイスの集積化技術を確立,その有用性が実証できた.2.1.の成果を発展して実現する,波長多重光通信での要求が高い高速高効率波長変換デバイスの検討を開始した.希土類元素には波長1.5μm帯で光学活性なErをもちい,非線形光学差周波発生に基づく波長変換デバイスと組み合わせる.Erによる光増幅作用により,短相互作用長で高効率な波長変換デバイスが実現できる.レート方程式解析に基づいたEr導波路レーザのシミュレータを開発した.今後も検討を継続し,波長変換デバイスと組み合わせたデバイスのシミュレータ開発,デバイス設計,実現を図る.

我们以实现稀土掺杂LiNbO3波导激光器和LiNbO3二次谐波发生（SHG）器件相结合的高性能LiNbO3波导发光器件为目标进行了研究，并获得了以下成果： 1. 去年我们在 Nd 热扩散 LiNbO3 衬底上使用已建立的准相位匹配 SHG 偏振反转光栅制造技术，制作了内部谐振 SHG 波导激光器原型。通过制作光栅、在焦磷酸中选择性质子交换和退火来制造通道光波导。将谐振器镜粘合到光栅的两个端面。当用激光激发时，确认了阈值为45mW的CW激光振荡，振荡波长为1084nm，并且由于内部共振SHG而获得了波长为542nm的斜率效率为0.5%的绿光。由于开关的不均匀性，SHG归一化转换效率为0.5W^<-0.5>cm^<-1>，小于预测值1.1W^<-0.5>cm^<-1 > 我们能够获得 μW 量级的绿色输出。综上所述，我们建立了稀土掺杂LiNbO3波导激光器与SHG器件的集成技术，并展示了其实用性。我们将在2.1的成果上进行扩展，实现高速、高效率，这是高度波分复用光通信中所需的波长转换器件。我们已经开始研究利用在1.5μm波段具有光学活性的Er作为稀土元素，将其与基于非线性光学差频产生的波长转换器件相结合，可以实现波长转换器件。我们开发了基于速率方程分析的铒波导激光器模拟器。我们将继续研究，目标是开发模拟器，设计并实现与波长转换器件相结合的器件。