カーボンナノチューブの光非線形性を利用した新しいWDM光ファイバネットワーク用デバイスの研究

利用碳纳米管光学非线性的新型WDM光纤网络器件研究

基本信息

批准号：
04F04088
负责人：
山下真司
金额：
$ 1.92万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、カーボンナノチューブ(CNT)の光非線形性を利用して、将来の波長多重(WDM)光ファイバネットワーク用の新しいデバイスの研究を行うものである。我々の従来の研究では波長が1.55μm帯(Cバンド)の結果であったが、単層カーボンナノチューブは動作波長をチューブ径により変えることができる。実際のサンプルはいくつかの種類の単層カーボンナノチューブが混ざっているため、サンプルによっては光吸収に大きな広がりをもつ。このため、1.55μm帯(Cバンド)だけでなく、1.6μm帯(Lバンド)や1.48μm帯(Sバンド)でもモード同期光ファイバレーザを構成できることを示した。さらに、波長1.3μmで利得をもつプラセオジウム(Pr)ドープ光ファイバを用いた1.3μm帯モード同期光ファイバレーザ、波長1μmで利得をもつイッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバを用いた1μm帯モード同期光ファイバレーザも実現している。さらに、CNTを用いた光スイッチングデバイスの研究を行った。光ファイバをD型に研磨したDシェイプ光ファイバ上にCNTを蒸着した光ファイバ型のデバイスを試作し、光スイッチングが可能であることを示すことができた。光ファイバの側面をコア部分から数μmとなるようにD型に研磨し、5cmのDシェイプ光ファイバを作製した。その研磨した部分にCNTを蒸着し、光ファイバ型CNTデバイスとした。この光ファイバ型CNTデバイスを非線形偏波回転による非線形光スイッチとして用いたところ、わずか5cmの光ファイバにもかかわらず50mW程度のパワーでスイッチングを実現できた。消光比も20dB以上が得られた。ここから計算される非線型定数γは10^6W^<-1>km^<-1>程度と見積もられた。

这项研究利用碳纳米管 (CNT) 的光学非线性来研究未来波分复用 (WDM) 光纤网络的新器件。在我们前期的研究中，波长在1.55μm波段（C波段），但单壁碳纳米管的工作波长可以通过改变管径来改变。实际样品含有多种单壁碳纳米管的混合物，因此根据样品的不同，光吸收可能会有很大差异。因此，我们证明锁模光纤激光器不仅可以在1.55μm波段（C波段）构建，而且可以在1.6μm波段（L波段）和1.48μm波段（S波段）构建。此外，我们还开发了波长为1.3μm增益的掺镨（Pr）光纤的1.3μm波段锁模光纤激光器和掺镱（Yb）光纤的1μm波段锁模光纤。波长为1μm增益的光纤也已成为现实。此外，我们还对使用CNT的光开关器件进行了研究。我们制造了一个原型光纤装置，其中碳纳米管沉积在抛光成 D 形的 D 形光纤上，并能够证明光开关是可能的。将光纤侧面距纤芯几微米处抛光成D形，制成5cm D形光纤。将 CNT 沉积在抛光部件上以创建光纤型 CNT 器件。当将该光纤型CNT器件用作利用非线性偏振旋转的非线性光开关时，尽管光纤只有5cm长，但仍以约50mW的功率实现了开关。还获得了超过 20 dB 的消光比。据此计算出的非线性常数γ估计约为10^6W^<-1>km^<-1>。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

1.3-μm pulsed fiber lasers mode-locked by purified carbon nanotubes

由纯化碳纳米管锁模的 1.3 μm 脉冲光纤激光器

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Advanced Solid-State Photonics Topical Meeting (ASSP) no.WE7
影响因子：
0
作者：
Y.-W.Song;S.Yamashita;S.Y.Set;C.S.Goh;T.Kotake
通讯作者：
T.Kotake

Optical properties of Carbon nanotubes and their application to ultra-short pulsed optical sources (invited)

碳纳米管的光学特性及其在超短脉冲光源中的应用（特邀）

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Korean Photonics Conference Seoul, South Korea
影响因子：
0
作者：
Y.-W.Song;Shinji Yamashita
通讯作者：
Shinji Yamashita

Recent advances in carbon nanotube photonics (invited)

碳纳米管光子学最新进展（特邀）

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Topical Meeting on Optical Amplifiers and Their Applications (OAA 2004) no.OMD3
影响因子：
0
作者：
S.Y.Set;M.Jablonski;S.Yamashita
通讯作者：
S.Yamashita

Carbon nanotube mode-lockers with enhanced nonlinear effect

具有增强非线性效应的碳纳米管锁模器