ポリマー配向シンクロナイゼーションを用いた分極反転波長変換素子

利用聚合物取向同步的偏振反转波长转换装置

基本信息

批准号：
13022208
负责人：
尾松孝茂
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

ポリアゾベンゼンポリマーの光異性化反応や分極配向など、電場や光を初期刺激とした自己組織化反応(シンクロナイズド現象)を利用すると、ポリマー薄膜の膜厚変調(表面レリーフ)や分極配向を光の波長と同程度の周期で変調することができる(フォトニック構造化)。ポリマー薄膜を光導波路として考えた場合、表面レリーフや分極配向の周期変調は導波光の実効屈折率を周期的に変調することに対応する。このため、例えば、表面レリーフの周期、方向、深さを制御することで、導波光の進行方向を自在に制御できる。本研究では、DCMなどのレーザー色素をドープしたアゾベンゼンポリマー薄膜の光異性化反応によって形成される表面レリーフをPOT薄膜導波路への光入出力回折格子型結合器として用いた新しい光増幅素子、光波長変換素子を開発した。レーザー色素であるDCMをPOTに添加し、作製したスピンコート薄膜を光導波路として用いる。光導波路へ光を結合させるための表面レリーフを光異性化反応を利用して記録した。導波光にHe-Neレーザーを用いて、入力結合器からPOT薄膜導波路へ導波したのち出力結合器から出てきる光は〜0.5%であった。入射角度、入出力結合効率の理論値と実験値とはほぼ一致する。蛍光スペクトルの中心に近いNd:YVO_4赤色パルスレーザー(671nm)を導波させて増幅実験を行い、最大で0.5cm^<-1>の小信号利得を観測した。今後、表面レリーフによるDistributed Bragg's Reflectorを導波路に組み込み、レーザー発振を狙う。また、POTそのものが二次非線形光学効果を示すことが知られている。ポーリングしたPOT薄膜にNd:YAGレーザーを導波させて第二高調波を観測した。今後、表面レリーフにより、導波したNd:YAGレーザー光と第二高調波のQuasi-Phase Matchingを行い、高効率波長変換素子を狙う。

通过使用电场或光作为初始刺激的自组装反应（同步现象），例如聚偶氮苯聚合物的光异构化反应和偏振方向，可以改变聚合物的厚度调制（表面起伏）和偏振方向。聚合物薄膜在光波长下的调制周期可与（光子结构）相当。当将聚合物薄膜视为光波导时，表面起伏和偏振方向的周期性调制对应于引导光的有效折射率的周期性调制。因此，例如，通过控制表面起伏的周期、方向和深度，可以自由地控制引导光的行进方向。在这项研究中，我们将开发一种新型光学放大器件，利用掺杂有激光染料（例如DCM）的偶氮苯聚合物薄膜的光异构化反应形成的表面浮雕作为POT薄膜波导的光学输入/输出衍射光栅耦合器开发出波长转换元件。 DCM（一种激光染料）被添加到 POT 中，所形成的旋涂薄膜被用作光波导。使用光异构化反应记录将光耦合到光波导的表面起伏。使用He-Ne激光器作为引导光，从输入耦合器引导到POT薄膜波导后，从输出耦合器出来的光量约为0.5%。入射角和输入/输出耦合效率的理论值和实验值几乎一致。使用Nd:YVO_4红色脉冲激光(671nm)在荧光光谱中心附近进行放大实验，观察到高达0.5cm^-1的小信号增益。未来，我们将在波导中加入具有表面浮雕的分布式布拉格反射器，旨在实现激光振荡。此外，众所周知，POT本身表现出二阶非线性光学效应。通过引导 Nd:YAG 激光穿过极化 POT 薄膜来观察二次谐波。未来，我们将利用表面浮雕对引导的Nd:YAG激光和二次谐波进行准相位匹配，旨在创建高效的波长转换器件。