@techreport{oai:kanazawa-u.repo.nii.ac.jp:00050872,
 month = {Mar},
 note = {光領域において、信号の伝搬方向に対し非可逆に増幅する能動素子、つまり一方向性光増幅素子は存在していない。本研究は、真空中に放射された電子ビームを用い、一方向性の光増幅器を実現しようとするものである。
誘電体導波路を伝搬する光は、導波路の屈折率の為、自由空間での光速より遅くなる。また、光は誘電体導波路から外界に一部を染み出して走行する。電子ビームを誘電体導波路の表面に沿って伝搬させ、電子ビームの速度を導波路中を伝搬する光の速度に一致させると、染み出している部分を通じて、電子ビームのエネルギーが光に移り、光が増幅される。逆方向へ伝搬する光は、電子ビームと速度が大きく異なるので、増幅されない。なお、光が増幅されるためには、電子ビームの走行方向に光の電界成分がなければならず、TM波だけが増幅される。以上が、提案している一方向性光増幅器の動作原理である。
当該科学研究費が供与される平成11年度までの各種予算により、真空装置を母体とした実験装置をくみ上げてきたが、昨年度の本予算で電子レンズを購入し、電子ビームの集光性を改良した。また、電子ビームによる材料の帯電が実験を不安定にしていたので、導波路表面にストライブ状の電極を付け、帯電した電子をアースに逃がす様な構造にした。その結果、a-Si蒸着膜をコア層とする誘電体導波路で、導波光の増強を観測した。増強するTM波の電子加速電圧依存性はほぼ理論計算と一致し、提案している現象であろうと推測している。しかし、TE波も増強している為、材料での光吸収と発光が特性に関与している可能性もあり検討している。
導波損失の少ないSOI基板を導波路として利用する実験や、入射光用の導波路部試作も始めたが、まだ、データを得るには至っていない。, Any active device which can amplify and transfer the signal in single direction has not been invented yet. Subject of this research was to realize a unidirectional optical amplifier by utilizing an electron beam which is emitted in vacuum environment.
The propagation speed of the optical light in an dielectric wave-guide is slower than that in the free space, because the optical wave-guide has the refractive index. The optical light propagating by the dielectric wave-guide partly penetrates into the environmental space. When an electron beam is radiated along surface of the wave-guide and whose velocity coincides with the propagating speed of the optical light, energy of the electron beam can transfer to the optical light. That is, the optical light is amplified by the electron beam. Other component of the optical light which propagates counter direction is never amplified because the propagation speed is extremely. Another condition to amplify the optical light is the light should has an electric component in the direction of the radiated electron beam. Then the TM components of the light can be amplified. Mentioned above is the mechanism of our proposed unidirectional optical amplifier.
We had already being constructed an experimental set basing on a vacuum system toward this subject before this financial support was supported. We purchased an electron lens in 2000 by this financial support to make stronger focusing of the electron beam. We also improved structure of the dielectric wave-guide by attaching electrodes to release charged electron on surface of the wave-guide, until when measuring of the output light had been so much unstable. As the result, we observed enhancing of the guided optical light in wave-guide whose core layer wa made with evaporated a-Si film. We are expecting this enhancing should be the phenomenon which we has proposing as the amplification because characteristics of TM components for varying the acceleration voltage of the electron beam is well coincide with our theoretical calculation. However, we are still investigating details of the characteristics, because TE components were also enhanced in experiment. This unexpected phenomena may be caused by optical absorption and emission by the dielectric material itself.
We also started the experiment by applying the SOI substrate as the wave-guide and fabrication of a wave-guide for the input port in the amplifier. However, we have not got suitable data on these advanced experiments., 研究課題/領域番号:12650340, 研究期間(年度):2000-2001, 出典：「一方向性光増幅器実現の為の基礎研究」研究成果報告書　課題番号12650340
  (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）)
　　　本文データは著者版報告書より作成},
 title = {一方向性光増幅器実現の為の基礎研究},
 year = {2002}
}