エルビウムドーブ光ファイバを用いた非線形光ファイバカプラの基礎研究

掺铒光纤非线性光纤耦合器的基础研究

基本信息

批准号：
05650044
负责人：
今井洋
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、特に大きな光誘起屈折率変化が現れるエルビウムドープ光ファイバに着目し、これを利用した非線形光ファイバスイッチングの実現を目指した。まず、エルビウムドープ光ファイバで生じる光誘起屈折率変化のメカニズムと特性の解明に関して、屈折率変化はエルビウムイオンの遷移吸収に起因することが明らかとなり、クラマースクロニッヒの関係を用いた理論的な予測とよく一致した。屈折率変化は、波長514.5nmの導波光において通常のシリカファイバに比べ5〜6桁大きく、変化の応答速度はミリ秒のオーダーであった。また、吸収の飽和特性を反映し屈折率変化も導波光強度数ミリワットで飽和した。次に、エルビウムドープファイバを用いて研磨法で光ファイバカプラを作製し非線形カプリング特性を調べた結果、導波光強度に依存したカプリング変化が現れ、屈折率変化が飽和する導波光強度に対し約20%のカプリング変化が得られた。さらに、この非線形カプリングの偏光依存性、及び、カプラの初期設定への依存性を明らかにした。また、これらの非線形カプリングについて、非線形結合モード方程式を導き理論解析した結果、理論的には導波光強度に依存した屈折率変化にともない100%のカプリング変化の生じることを明らかにした。以上の結果は随時学会講演会、論文等で発表した。

在这项研究中，我们关注的是掺铒光纤，它表现出特别大的光致折射率变化，旨在利用它来实现非线性光纤开关。首先，阐明了掺铒光纤中发生的光致折射率变化的机理和特征，揭示了折射率变化是由铒离子的跃迁吸收引起的，并利用克莱默-斯克罗尼格的关系得到了很好的同意。对于波长为514.5 nm的导光，其折射率变化比普通石英光纤大5至6个数量级，变化的响应速度为毫秒量级。另外，反映吸收饱和特性，折射率变化在几毫瓦的导光强度下饱和。接下来，我们使用掺铒光纤通过抛光方法制作了光纤耦合器，并研究了非线性耦合特性。结果发现，耦合随引导光强度而变化，折射率变化约为20。获得％的耦合变化。此外，我们阐明了这种非线性耦合的偏振依赖性及其对耦合器初始设置的依赖性。此外，对这些非线性耦合的非线性耦合模式方程进行理论分析的结果表明，理论上，随着折射率根据引导光强度而变化，会发生100%耦合变化。上述成果在学术会议、论文等上发表。