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未踏光周波数帯域を開拓する広帯域偏波無依存光アンプ基盤技術の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16H04331
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関神戸大学

研究代表者

喜多 隆  神戸大学, 工学研究科, 教授 (10221186)

研究分担者 海津 利行  神戸大学, 研究基盤センター, 助教 (00425571)
原田 幸弘  神戸大学, 工学研究科, 助教 (10554355)
研究協力者 赤羽 浩一  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2016年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
キーワード薄膜 / 量子構造 / 量子ドット / 光アンプ / 電子・電気材料 / 光物性 / 薄膜・量子構造
研究成果の概要

光情報通信に利用可能な光周波数資源を大幅に拡大するためには1.0-1.3 micro-m帯における半導体光アンプ(SOA)技術を開発する必要がある。本研究では、この帯域で動作する入力光信号の偏波に依存しないSOAを開発した。われわれはInAs/GaAs量子ドットの応答波長を制御するとともに、量子ドット多層積層によってTM利得を増強して偏波無依存を実現した。最適設計したSOAを試作しfiber-to-fiber評価を行った結果、1.0-1.3 micro-m 帯で動作するSOAデバイスが偏波無依存動作の指標とされる偏波利得差1dB 以下で動作することを実証することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発する偏波無依存SOAは量子ドットでないと実現不可能で、量子ドットの有する低次元性と積層成長等の自在な構造制御を融合させている点でドットの量子機能を最大限に引き出しており、学術的に非常に重要な研究である。また、量子ドットのすぐれた波長制御性、偏波制御性を引出して従来の光通信帯域を大幅に拡張する世界で初めての高機能偏波無依存SOAの開発研究であり、その学術的成果は光再生中継に共通の課題を解決するものであり、光周波数資源の拡大とネットワークの効率的構築に向けて波及してゆく極めて意義のある研究である。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (38件) (うち国際学会 11件、 招待講演 5件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] ミラノビコッカ大学(イタリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Spatially resolved electronic structure of an isovalent nitrogen center in GaAs2017

    • 著者名/発表者名
      Plantenga R. C.、Kortan V. R.、Kaizu T.、Harada Y.、Kita T.、Flatte M. E.、Koenraad P. M.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 号: 15

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.155210

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Two-step photocurrent generation enhanced by the fundamental-state miniband formation in intermediate-band solar cells using a highly homogeneous InAs/GaAs quantum-dot superlattice2017

    • 著者名/発表者名
      Hirao Kazuki、Asahi Shigeo、Kaizu Toshiyuki、Kita Takashi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 11 号: 1 ページ: 012301-012301

    • DOI

      10.7567/apex.11.012301

    • NAID

      210000136065

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Non-Exciton Components Excited by Broadband Pulses on Quantum Beats in a GaAs/AlAs Multiple Quantum Well2017

    • 著者名/発表者名
      O. Kojima, Y. Iwasaki, T. Kita, and K. Akahane
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1038/srep41496

    • NAID

      120005970755

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photocarrier Transport Dynamics in InAs/GaAs Quantum Dot Superlattice Solar Cells Using Time-of-Flight Spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      T. Tanibuchi, T. Kada, S. Asahi, D. Watanabe, T. Kaizu, Y. Harada, and T. Kita
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 94 号: 19 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.195313

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polarization Characteristics of Electroluminescence and Net Modal Gain in Highly Stacked InAs/GaAs Quantum-Dot Laser Devices2016

    • 著者名/発表者名
      M. Suwa, T. Andachi, T. Kaizu, Y. Harada, and T. Kita
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 120 号: 13 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1063/1.4964446

    • NAID

      120006318806

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Exciton Line Widths on the Amplitude of Quantum Beat Oscillations2016

    • 著者名/発表者名
      O. Kojima, and T. Kita
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 9 号: 6 ページ: 062801-062801

    • DOI

      10.7567/apex.9.062801

    • NAID

      120005970753

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Emission-Wavelength Tuning of InAs Quantum Dots Grown on Nitrogen-d-Doped GaAs(001)2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kaizu, K. Taguchi, and T. Kita
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 119 号: 19 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1063/1.4951719

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 近接積層InAs/GaAs量子ドット超格子の1次元電子状態の測定温度依存性2019

    • 著者名/発表者名
      海津利行、 喜多隆
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Effects of GaAs-Capping Temperature on The Emission Wavelength of InAs Quantum Dots Grown on Nitrogen-Doped GaAs(001)Surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      N. Uenishi, T. Kaizu, T. Kita
    • 学会等名
      20th International Conference on Molecular Beam Epitaxy
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exciton Hopping Dynamics in GaAsBi2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Harada, T. Wilson, N. P. Hylton, R.D. Richards, J.P. David, T. Kita and N.J. Ekins-Daukes
    • 学会等名
      9th International Workshop on Bismuth-Containing Semiconductors
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiple Stacking of Capping Temperature-Controlled InAs/GaAs Quantum Dots with AlGaAs Barrier Layers for Broadband Emission”2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kaizu, T. Koike, and T. Kita
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] One-Dimensional Electronic States in Closely Stacked InAs/GaAs Quantum Dots with Different Growth Temperatures2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kaizu, K. Hirao, and T. Kita
    • 学会等名
      International Conference on Nanophotonics and Nano-optoelectronics 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GaAsキャップ温度による窒素ドープGaAs(001)面上InAs量子ドットの発光波長への影響2018

    • 著者名/発表者名
      海津利行、上西奈緒人、喜多隆
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] AlGaAs障壁層を挿入した波長制御InAs/GaAs量子ドットの積層成長2018

    • 著者名/発表者名
      海津利行、小池孝彰、喜多隆
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 近接積層InAs/GaAs量子ドットのGaAsスペーサ層膜厚と成長温度による広帯域偏光特性制御(2)2017

    • 著者名/発表者名
      海津利行、田尻祐介、喜多隆
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] InAs/GaAs量子ドット超格子中間バンド型太陽電池特性のミニバンド形成の効果2017

    • 著者名/発表者名
      平尾和輝、朝日重雄、海津利行、喜多隆
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] GaAs中のエピタキシャル窒素膜における反ストークス発光2017

    • 著者名/発表者名
      小川泰弘、原田幸弘、海津利行、喜多隆
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] One-Dimensional Miniband Formation in InAs/GaAs Quantum Dot Superlattice2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kaizu, and T. Kita
    • 学会等名
      International Symposium on Novel Energy Nanomaterials, Catalysts and Surfaces for Future Earth -Material Research, Characterization and Imaging by In situ/Operando XAFS and X-ray Techniques-
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extended Optical Response of Two-Step Photoexcitation in InAs/GaAs Quantum-Dot Superlattice Intermediate Band Solar Cells2017

    • 著者名/発表者名
      K. Hirao, S. Asahi, T. Kaizu, and T. Kita
    • 学会等名
      33rd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Two-Step Photon Up-Conversion Solar Cells2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kita, and S. Asahi
    • 学会等名
      MTSA2017-OptoX Nano-TeraNano8
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Carrier Dynamics in Photon Up-Conversion Solar Cells2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kita, and S. Asahi
    • 学会等名
      6th International Workshop Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stokes and Anti-Stokes Photoluminescence in Nitrogen δ-Doped Layer in GaAs2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Harada, Y. Ogawa, T. Kaizu, and T. Kita
    • 学会等名
      29th International Conference on Defects in Semiconductors
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Broadband Control of Polarization Characteristics in Closely-Stacked InAs/GaAs Quantum Dots2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kaizu, Y. Tajiri, and T. Kita
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of Carrier Dynamics and Efficient Two-Step Photon Up-Conversion in Quantum-Dot Intermediate-Band Solar Cells2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kita
    • 学会等名
      2017 MRS Spring Meeting and Exhibit
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 近接積層InAs/GaAs量子ドットの成長温度による電子状態の変化2017

    • 著者名/発表者名
      海津利行、喜多隆
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] InAs/GaAs量子ドット超格子を用いた偏波制御型半導体光増幅幅デバイスの基礎特性2017

    • 著者名/発表者名
      中廣光、海津敏行、喜多隆、赤羽浩一
    • 学会等名
      平成29年度半導体エレクトロニクス部門委員会第1回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 量子ドット中間バンド型太陽電池のキャリアダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      喜多隆
    • 学会等名
      平成28年度太陽光発電プロジェクト講演会~量子ナノ半導体のエネルギー交換デバイスへの応用について~
    • 発表場所
      宮崎大学(宮崎県・宮崎市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] GaAs/AlAs多重量子井戸における励起子励起条件下での差周波混合によるテラヘルツ電磁波の高効率発生2016

    • 著者名/発表者名
      樽井雄規、小島磨、喜多隆、Avan Majeed、Pavlo Ivanov、Edmund Clarke、Richard A. Hogg
    • 学会等名
      第27回光物性研究会(2016)
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-12-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] GaAs中のデルタドーピング窒化層を利用した光によるフォノン制御2016

    • 著者名/発表者名
      小川泰弘、原田幸弘、海津利行、喜多隆
    • 学会等名
      第27回光物性研究会(2016)
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-12-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Carrier Dynamics in InAs Quantum Dot Solar Cell for Photon Ratchet2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kita
    • 学会等名
      HEMP 2016: Hot Electrons and Solar Energy
    • 発表場所
      London(イギリス)
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] InGaAs/GaAsP波状量子井戸におけるキャリア寿命の評価2016

    • 著者名/発表者名
      趙博文、齋藤昌太、トープラサートポンカシディット、田尻祐介、小川泰弘、ソダーバンルハッサネット、渡辺健太郎、喜多隆、杉山正和、中野義昭
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 近接積層InAs/GaAs量子ドットのGaAsスペーサ層膜厚と成長温度による広帯域偏光特性制御2016

    • 著者名/発表者名
      海津利行、田尻祐介、喜多隆
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 多重量子井戸太陽電池における実行移動度近似の妥当性検証2016

    • 著者名/発表者名
      トープラサートポンカシディット、井上智之、渡辺健太郎、喜多隆、杉山正和、中野義昭
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Dot-in-Well中間バンド型太陽電池における長い電子寿命の観測2016

    • 著者名/発表者名
      寺西陽之、朝日重雄、海津利行、喜多隆
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] InAs/GaAs量子ドット中間バンド型太陽電池における電子の熱脱出過程の解明2016

    • 著者名/発表者名
      平尾和輝、渡辺翔、朝日重雄、原田幸弘、喜多隆
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] テラヘルツ電磁波発生による量子ドット周辺の歪みの変化観測2016

    • 著者名/発表者名
      小島磨、和泉亮、喜多隆
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ヘテロ界面を利用した光アップコンバージョン太陽電池の2段階光吸収による大幅な電流増加2016

    • 著者名/発表者名
      朝日重雄、寺西陽之、海津利行、喜多隆
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Control In-Ga Intermixing in InAs Quantum Dot on Nitrogen d-Doped GaAs2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kaizu, and T. Kita
    • 学会等名
      19th International Conference on Molecular-Beam Epitaxy
    • 発表場所
      Montpellier(フランス)
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Spatial Electronic Structure of an Isovalent Nitrogen Center in GaAs2016

    • 著者名/発表者名
      R. Plantenga, V. Kortan, T. Kaizu, Y. Harada, T. Kita, M. Flatte, and P. Koenraad
    • 学会等名
      33rd International Conference on the Physics of Semiconductors
    • 発表場所
      Beijing(中華人民共和国)
    • 年月日
      2016-07-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Polarization-Insensitive Intraband Transition in InAs/GaAs Quantum Dot Superlattices2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Harada, J. Yamada, D. Watanabe, S. Asahi, and T. Kita
    • 学会等名
      Polarization-Insensitive Intraband Transition in InAs/GaAs Quantum Dot Superlattices
    • 発表場所
      Sheffield(イギリス)
    • 年月日
      2016-07-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Thermal Carrier-Escape Process from the Intermediate Band in InAs/GaAs Quantum Dot Solar Cells2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hirao, S. Asahi, S. Watanabe, T. Kaizu, Y. Harada, and T. Kita
    • 学会等名
      第35回電子材料シンポジウム
    • 発表場所
      ラフォーレ琵琶湖(滋賀県・守山市)
    • 年月日
      2016-07-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Investigation of Buck-Like Carrier Transport and Effective Mobility in Multiple Quantum Well Solar Cells2016

    • 著者名/発表者名
      K. Toprasertpong, T. Inoue, K. Watanabe, T. Kita, M. Sugiyama, and Y. Nakano
    • 学会等名
      第35回電子材料シンポジウム
    • 発表場所
      ラフォーレ琵琶湖(滋賀県・守山市)
    • 年月日
      2016-07-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] GaAs First-Spacer-Layer Thickness Dependence of Polarized Photoluminescence Properties of Closely-Stacked InAs/GaAs Quantum Dots with Long-Wavelength Emission2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Tajiri, T. Kaizu, and T. Kita
    • 学会等名
      2016 Compound Semiconductor Week
    • 発表場所
      Toyama International Conference Center(富山県・富山市)
    • 年月日
      2016-06-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Two-Dimensional Energy Dispersion in Thermally Annealed Epitaxial Nitrogen Atomic Sheet in GaAs2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ogawa, Y. Harada, T. Kaizu, and T. Kita
    • 学会等名
      2016 Compound Semiconductor Week
    • 発表場所
      Toyama International Conference Center(富山県・富山市)
    • 年月日
      2016-06-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Enhancement of Two-Step Photon Absorption Due to Miniband Formation in InAs/GaAs Quantum Dot Superlattice Solar Cell2016

    • 著者名/発表者名
      S. Watanabe, S. Asahi, T. Kada, T. Kaizu, Y. Harada, and T. Kita
    • 学会等名
      32nd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition
    • 発表場所
      Munich(ドイツ)
    • 年月日
      2016-06-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 神戸大学大学院工学研究科喜多研究室

    • URL

      http://www.research.kobe-u.ac.jp/eng-photonics/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 神戸大学大学院工学研究科電気電子工学専攻フォトニック材料学研究室

    • URL

      http://www.research.kobe-u.ac.jp/eng-photonics/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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