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2012 Fiscal Year Annual Research Report

低次元半導体レーザーの低しきい値光学利得と高速光非線形性

Planned Research

Project AreaOptical science of dynamically correlated electrons in semiconductors
Project/Area Number 20104004
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

秋山 英文  東京大学, 物性研究所, 准教授 (40251491)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 横山 弘之  東北大学, 学内共同利用施設等, 教授 (60344727)
Project Period (FY) 2008-04-01 – 2013-03-31
Keywords高速非線型 / 高性能レーザー / 量子閉じ込め / MBE / 量子細線
Outline of Annual Research Achievements

へき開再成長法により界面品質や構造均一性が著しく高く非常にシャープな発光線幅を有する半導体1次元量子細線および2 次元量子井戸と、変調ドーピング・ゲート電極・光導波路・光共振器などのデバイス構造を立体的に組み合わせた、高品質かつ高度に制御された低次元半導体レーザーの作製と評価を行い、非線型利得の物理を解明する研究を進めた。中でも、T型量子細線を5本だけ含む半導体レーザー構造試料に対して、端面への高反射率誘電体多層膜コーティングを行い、電流注入による低しきい値レーザー発振に成功した。また、本科研費で立上げを行ったMBE装置を用いて、縦型光励起を行うためのダブルコアスラブ導波路量子井戸半導体レーザー構造を開発して、発振させることに成功した。
超高密度励起下における半導体量子井戸レーザーの非線形現象・非線形光学効果研究として、利得スイッチングの実験を代表者と分担者が共同で進めた。InGaAs系1030nm帯光励起量子井戸レーザーやGaAs系800nm帯の光励起量子井戸レーザーについて、光励起利得スイッチによる短パルスのスペクトルスライスにより短波長側と長波長側の時間波形の違いを正確に評価し、実際的なパラメータを用いたレート方程式理論、マックスウエル・ブロッホ方程式理論、マックスウェル・半導体ブロッホ方程式理論を用いた理論による解析と比較して、現象の理解を確立した。1550 nmDFBシングルモードレーザーダイオード試料の電気励起により、5ps以下のフーリエ限界短パルス発生を達成した。さらに、スペクトル広がりやチャープ特性を評価し、上記の理論を用いて現象の理論的解釈を確立した。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (31 results)

All 2013 2012

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 11 results) Presentation (20 results)

  • [Journal Article] Gain-switched pulses from InGaAs ridge-quantum-well lasers limited by intrinsic dynamical gain suppression2013

    • Author(s)
      S. Chen, M. Yoshita, T. Ito, T. Mochizuki, H. Akiyama, and H. Yokoyama
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 21 Pages: 7570-7576

    • DOI

      DOI:10.1364/OE.21.007570

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Blue 6-ps short-pulse generation in gain-switched InGaN vertical-cavity-surface-emitting lasers via optical pumping2012

    • Author(s)
      S. Chen, M. Okano, B. Zhang, M. Yoshita, H. Akiyama, and Y. Kanemitsu
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett

      Volume: 101 Pages: 191108

    • DOI

      DOI:10.1063/1.4766290

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrical and Optical Properties of GaNAs/GaAs MQW p-i-n Junctions2012

    • Author(s)
      K. Arimoto, M. Shiraga, H. Shirai, S. Takeda, M. Ohmori, H. Akiyama, T. Mochizuki, K. Yamaguchi, H. Miyagawa, N. Tsurumachi, S. Nakanishi, and S. Koshiba
    • Journal Title

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      Volume: 37 Pages: 193-196

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sub-5-ps optical pulse generation from a 1.55-μm distributed-feedback laser diode with nanosecond electric pulse excitation and spectral filtering2012

    • Author(s)
      S. Chen, A. Sato, T. Ito, M. Yoshita, H. Akiyama, and H. Yokoyama
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 20 Pages: 24843

    • DOI

      DOI:10.1364/OE.20.024843

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observation of high Rydberg states of one-dimensional excitons in GaAs quantum wires by magneto-photoluminescence excitation spectroscopy2012

    • Author(s)
      M. Okano, Y. Kanemitsu, S. Chen, T. Mochizuki, M. Yoshita, H. Akiyama, L. N. Pfeiffer, and K. W. West
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 86 Pages: 085312

    • DOI

      DOI:10.1103/PhysRevB.86.085312

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Applicability of continuum absorption in semiconductor quantum wells to absolute absorption-strength standards2012

    • Author(s)
      M. Yoshita, K. Kamide, H. Suzuura, and H. Akiyama
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett

      Volume: 101 Pages: 032108

    • DOI

      DOI:10.1063/1.4737900

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Metal-to-insulator transition in anatase TiO2 thin films induced by growth rate modulation2012

    • Author(s)
      T. Tachikawa,. M. Minohara, Y. Nakanishi, Y. Hikita, M. Yoshita, H. Akiyama, C. Bell, and H. Y. Hwang
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett

      Volume: 101 Pages: 022104

    • DOI

      DOI:10.1063/1.4733724

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Biexciton Luminescence from Individual Isoelectronic Traps in Nitrogen Delta-Doped GaAs2012

    • Author(s)
      Kengo Takamiya
    • Journal Title

      Appl. Phys. Express

      Volume: 5 Pages: 111201

    • DOI

      10.1143/APEX.5.111201

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fano-resonance gain by dephasing electron-hole Cooper pairs in semiconductors2012

    • Author(s)
      Kenji Kamide
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn

      Volume: 81 Pages: 093706

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.093706

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analysis of gain-switching characteristics including strong gain saturation effects in low-dimensional semiconductor lasers2012

    • Author(s)
      Shaoqiang Chen
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys

      Volume: 51 Pages: 098001

    • DOI

      10.1143/JJAP.51.098001

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Waveguide two-point differential-excitation method for quantitative absorption measurements of nanostructures2012

    • Author(s)
      Toshimitsu Mochizuki
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys

      Volume: 51 Pages: 106601

    • DOI

      10.1143/JJAP.51.106601

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 1.55um帯10MHz繰り返しチャープパルス増幅ファイバーレーザー光源の開発2013

    • Author(s)
      伊藤隆
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学
    • Year and Date
      2013-03-27 – 2013-03-30
  • [Presentation] 1.55um帯Erファイバーレーザー光のチャープパルス増幅2013

    • Author(s)
      伊藤隆
    • Organizer
      本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      2013-03-26 – 2013-03-29
  • [Presentation] ホタル生物発光の温度に依存した色変化の評価2013

    • Author(s)
      望月敏光
    • Organizer
      本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      2013-03-26 – 2013-03-29
  • [Presentation] 半導体電子正孔系の光学スペクトルに基づく非平衡励起子密度分布の導出2013

    • Author(s)
      石川陽
    • Organizer
      本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      2013-03-26 – 2013-03-29
  • [Presentation] THzパルスを用いたGaAs量子井戸の束縛キャリアの活性化2013

    • Author(s)
      篠北啓介
    • Organizer
      本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      2013-03-26 – 2013-03-29
  • [Presentation] 半導体デバイスの動的電子相関” “低次元半導体レーザーの低しきい値光学利得と高速光非線形性2012

    • Author(s)
      秋山英文
    • Organizer
      第7回DYCEシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京都
    • Year and Date
      2012-12-26 – 2012-12-26
  • [Presentation] 太陽電池の詳細平衡条件と非平衡性・相互作用効果2012

    • Author(s)
      秋山英文
    • Organizer
      応用物理学会・量子エレクトロニクス研究会
    • Place of Presentation
      長野県・軽井沢・上智大学セミナーハウス
    • Year and Date
      2012-12-21 – 2012-12-21
  • [Presentation] GaAs単一量子井戸における光励起キャリアの非線形伝導現象2012

    • Author(s)
      篠北啓介
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2012-09-18 – 2012-09-21
  • [Presentation] Short-pulse generation in gain switched InGaN VCSELs via optical pumping2012

    • Author(s)
      Shaoqiang Chen
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2012-09-18 – 2012-09-21
  • [Presentation] 半導体レーザーの大電流利得スイッチング動作による光パルス発生2012

    • Author(s)
      横山冬矢
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2012-09-18 – 2012-09-21
  • [Presentation] GaAs量子井戸レーザーの利得スイッチパルスから評価した光学利得とキャリアの非平衡性2012

    • Author(s)
      伊藤隆
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2012-09-18 – 2012-09-21
  • [Presentation] Kennard-Stepanov関係式に基づく低温半導体蛍光温度計2012

    • Author(s)
      望月敏光
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2012-09-18 – 2012-09-21
  • [Presentation] 窒素δドープGaAs中の単一等電子トラップからの発光のフォトルミネッセンス励起分光測定2012

    • Author(s)
      高宮健吾
    • Organizer
      2012年秋季第73回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Year and Date
      2012-09-11 – 2012-09-14
  • [Presentation] 利得スイッチ1.55μm DFB-LDからのサブ5ps幅光パルスの発生2012

    • Author(s)
      陳 少強
    • Organizer
      2012年秋季第73回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Year and Date
      2012-09-11 – 2012-09-14
  • [Presentation] 量子細線・井戸における非平衡電子正孔系2012

    • Author(s)
      秋山英文
    • Organizer
      2012年秋季第73回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Year and Date
      2012-09-11 – 2012-09-14
  • [Presentation] Dynamically correlated electron-hole carriers in clean quantum-wire and -well lasers2012

    • Author(s)
      H. Akiyama
    • Organizer
      DYCE International Workshop,
    • Place of Presentation
      Kussharo, Hokkaido, JAPAN
    • Year and Date
      2012-08-10 – 2012-08-10
  • [Presentation] Magneto-photoluminescence excitation spectroscopy in T-shaped GaAs quantum wires2012

    • Author(s)
      Makoto Okano
    • Organizer
      The International Conference on the Physics of Semiconductors
    • Place of Presentation
      Zurich, Switzerland
    • Year and Date
      2012-07-29 – 2012-08-03
  • [Presentation] Kennard-Stepanov relation and non-equilibrium characteristics of photo-excited carriers in semiconductor quantum wells2012

    • Author(s)
      Shun Maruyama
    • Organizer
      the International Conference on the Physics of Semiconductors
    • Place of Presentation
      Zurich, Switzerland
    • Year and Date
      2012-07-29 – 2012-08-03
  • [Presentation] Biexciton Emission from Single Isoelectronic Traps Formed by NitrogenNitrogen Pairs in GaAs2012

    • Author(s)
      Kengo Takamiya
    • Organizer
      the International Conference on the Physics of Semiconductors
    • Place of Presentation
      Zurich, Switzerland
    • Year and Date
      2012-07-29 – 2012-08-03
  • [Presentation] Characteristics and applications of nonlinear gain in low-dimensional semiconductor lasers2012

    • Author(s)
      H. Akiyama
    • Organizer
      DYCE-ASIA Workshop
    • Place of Presentation
      Tokyo, JAPAN
    • Year and Date
      2012-04-24 – 2012-04-24

URL: 

Published: 2018-02-02  

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