微細導波路型高効率光波長変換デバイスに関する研究

微波导型高效光波长转换器件的研究

基本信息

批准号：
15J00578
负责人：
田中圭祐
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

1.研究目的LiNbO3薄膜結晶リッジ導波路型擬似位相整合第2高調波発生(QPM-SHG)デバイスの実現のためにイオンスライスLiNbO3薄膜結晶への周期分極反転構造・強光閉じ込めリッジ導波路の作製を行った．2.イオンスライス結晶における周期分極反転構造形成これまでLiNbO3薄膜結晶に周期分極反転構造を形成する際には，上部電極/薄膜結晶/絶縁層/基板結晶/下部電極という構造で電圧印加を行っていたため，分極反転電荷を検出することができず作製結果の再現性に乏しかった．そこで本研究では，SiO2光学バッファ層下部のAu電極層を介した電圧印加実験を行った．70 Vという比較的低電圧の単一パルス印加を行うことで，約8 mAの分極反転電流を観測し，1.8 μm周期分極反転構造形成に成功した．これはLiNbO3薄膜結晶厚さを0.7 μm，リッジ幅/高さを1.0 μm/0.4 μm，励起光波長を0.78 μmとした場合のQPM周期である．3.強光閉じ込めリッジ導波路作製低損失強閉じ込め導波路の有効な作製法として，LiNbO3結晶のLi+⇔H+プロトン交換部において化学的エッチング速度が増加するプロトン交換増速エッチング法をイオンスライス結晶に適用し，微細リッジ導波路の作製・特性評価を行った．200°Cの溶融安息香酸中におけるプロトン交換を1.2 h行った後，常温フッ硝酸エッチングを1 h行うことで，リッジ幅/高さが1.0 μm/0.4 μm (断面積0.7 μm2)である非常に微細な導波路を作製することができた．波長1.55 μmにおけるTM /TE導波モード近視野像の光強度分布半値全幅はそれぞれ厚さ方向1.7 μm/1.8 μm，幅方向2.8 μm/2.6 μmであり，Ti拡散導波路やアニールプロトン交換導波路と比較してはるかに強い光閉じ込めが得られた．導波路の温度走査を行うことでファブリ-ペロー法により伝搬損失を求めたところ，TMモードで6 dB/cm，TEモードで7 dB/cmという結果を得た．

1.研究目的：在离子切片LiNbO3薄膜晶体中制作周期性极化结构和强光约束脊形波导，实现LiNbO3薄膜晶体脊形波导准相位匹配二次谐波发生（QPM-SHG）器件。。 2. 在离子切片晶体中形成周期性极化结构迄今为止，当在LiNbO3薄膜晶体中形成周期性极化结构时，使用上电极/薄膜晶体/绝缘层/衬底晶体的结构施加电压因此，不可能检测极化反转的电荷，并且制造结果的再现性很差。因此，在本研究中，我们通过SiO2光学缓冲层下方的Au电极层进行了电压施加实验。通过施加70 V相对较低电压的单脉冲，我们观察到约8 mA的极化反转电流，并成功形成了1.8 μm的周期性极化反转结构。这是LiNbO3薄膜晶体厚度为0.7μm、脊宽/高为1.0μm/0.4μm、激发光波长为0.78μm时的QPM周期。 3.强光约束脊形波导的制作作为制作低损耗强约束波导的有效方法，我们将质子交换加速蚀刻应用于离子切片晶体，提高了Li+⇔H+质子交换区的化学蚀刻速率我们应用这种方法来制造细脊波导并评估其特性。在200℃的熔融苯甲酸中进行1.2小时的质子交换后，在室温下用氟硝酸蚀刻1小时，得到非常精细的脊，脊宽/高为1.0μm/0.4μm（横截面）面积 0.7 μm2）。波长为1.55μm时，TM/TE波导模式近场图像中光强分布的半高宽在厚度方向上为1.7μm/1.8μm，在宽度方向上为2.8μm/2.6μm分别与钛扩散波导或退火质子交换波导相似，与之前的方法相比，获得了更强的光学限制。当我们使用法布里-珀罗法通过扫描波导温度来确定传播损耗时，我们获得了 TM 模式下 6 dB/cm 和 TE 模式下 7 dB/cm 的结果。