半導体レーザにおける超高速非線形光学現象に関する基礎研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04228206
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 小笠原 長篤 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (90134486)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山口 浩一 電気通信大学, 電気通信学部, 助手 (40191225) ; 岡本 孝太郎 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (80017350)
• Keywords: 半導体レーザ / ツインストライプレーザ / 非線形光学 / 密度行列 / スペクトルホールバーニング / キャリアヒーティング / 4光波混合効果 / 第二高調波発生

Research Abstract

本研究は,半導体レーザ自体が示す非線形光学特性の物理を探究し,その応用について検討することを目的としている。
1.ツインストライプ型半導体レーザの作製とその発振特性:非線形光学特性測定用試料を自作する目的でリッジ型ツインストライプレーザを作製し,この型のレーザの特徴であるビーム偏向特性を確認した。
2.半導体レーザにおける内部第2高調波発生:自作したツインストライプレーザにおける内部第2高調波発生を測定した。劈開端面から出射する高調波はレーザ出力10mWに対し数十pW程度であった。内部第2高調波発生の高効率化のための一策として,高非線形性材料と低非線形性材料とを積層した擬似位,相整合表面発光型非線形導波路を半導体レーザ中に作りつける方法について検討した。GaAs(高非線形性)/In_<0.49>Al_<0.51>P(低非線形性)の積層導波路では,半導体レーザ(波長〜1μm)の通常の駆動条件下で得られる基本波パワーによって数十μWの高調波パワーが得られることが判明した。ミリワットレベルの高調波出力を得る可能性について引き続き検討する予定である。
3.半導体レーザにおける4光波混合効果:半導体レーザにおける3次の光学非線形性の起源を解明し直接変調周波数の突極的上限を明らかにするために,スペクトルホールバーニングとキャリアヒーティングの双方を考慮した密度行列新理論により非縮退4光波混合効果の解析を行った。両者の寄与は質的に異なる離調特性を持ち,従って,非縮退4光波混合効果の測定は非線形性の起源及び直接変調周波数の上限の解明のために有効な手段であることが明らかになった。4光波混合効果の測定を開始し現在までに離調10GHzまでの範囲の測定に成功した。今後,超10GHzの測定を行いその結果を理論と比較することによって,非線形性の起源解明を行う予定である。

Research Products

• [Publications] N.Hashizume,T.Kondo,T.Onda,N.Ogasawara,S.Umegaki and R.Ito: "Theoretical Analysis of Cerenkov-Type Optical Second-Harmonic Generation in Slab Waveguides" IEEE J.Quantum Electron.28. 1798-1815 (1992)
• [Publications] T.Kondo,I.Shoji,K.Yashiki,K.Tsuda,R.Ito and N.Ogasawara: "Absolute Magnitudes of the Nonlinear Optical Coefficients of Congruent LiNbO_3 Measured Using a Single-Mode Laser Diode" to be published in Optics Lett.
• [Publications] 木村 義則,山岡 慶文,深津 晋,小笠原 長篤,白木 靖寛,伊藤 良一: "ツインストライプ型半導体レーザの発振特性" 平成4年度文部省科学研究費重点領域研究 「超高速・超並列光エレクトロニクス」 第1回総合シンポジウム講演論文集. 111-114 (1992)
• [Publications] 木村 義則,高橋 久典,深津 晋,小笠原 長篤,白木 靖寛,伊藤 良一: "半導体レーザにおける内部第2高調波発生" 平成4年度文部省科学研究費重点領域研究 「超高速・超並列光エレクトロニクス」 第4回研究会講演資料集. 34-37 (1992)
• [Publications] 山岡 慶文,小林 多聞,木村 義則,小林 尚都,深津 晋,小笠原 長篤,白木 靖寛,伊藤 良一: "リッジ型ツインストライプレーザ" 第53回応用物理学会学術講演会講演予稿集. 907 (1992)
• [Publications] 伊藤 良一,小笠原 長篤: "半導体レーザーの基礎(山口一郎,角田義人編「半導体レーザと光計測」2章)" 学会出版センター, 12 (1992)
• [Publications] N.Ogasawara: "Lasers,Semiconductor(in George L.Trigg ed."Encyclopedia of Applied Physics")to be published." VCH Publishers,Inc.,