二次元『光-光』超高速機能素子の試作

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04555086
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 梅田 徳男 大阪大学, 医学部, 助手 (40142319)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大家 重明 摂南大学, 工学部, 助教授 (20176853) ; 里村 裕 大阪工業大学, 工学部, 助教授 (00162511) ; 和田 修 富士通研究所, 厚木研究所・光コネクト推進室, 主管研究員 ; 張 吉夫 大阪府立大学, 工学部, 教授 (20029846)
• Keywords: 光検出器 / 超高速 / HEMT構造 / 光機能素子 / ピコ秒 / 光電子集積回路

Research Abstract

半導体を用いた機能デバイスは『エレクトロニクス』から『光-エレクトロニクス』へ進展するに伴ない、従来の『エレクトロニクス』にはない新しい機能性と信頼性を追求すべく、国内外で積極的に研究が遂行されている。しかしながら、光とエレクトロニクスの相互作用を利用した素子では、光からエレクトロニクスへの変換速度が『光』よりも『電気』で制限を受けてしまうため、従来のエレクトロニクスで得られる性能と大差なく、大幅な改善は望めない。それゆえ、『エレクトロニクス』で制限を受けない素子の実現が望まれる。
本試験研究は、『エレクトロニクス』の制限を受けず、しかも光集積化に適した光による光の機能素子である『室温エキシトンを利用した超高速光-光スイッチ』を試作デバイスとして実現を目指した。これまでに、相関測定法を用いた光-電子素子の光応答実験については、18psの高速応答を得、また、光導波に関する解析も進んだ。しかし、現段階では実際に光-光機能素子についての光応答は得られていない。
以下に各段階別に結果の概要を示す。
1.照射光の発生・維持……………プローブ(CW)光;CW-ArレーザでポンプしたTi:Al_2O_3レーザにより800nm〜900nmの波長可変CW光を得た。ゲート(極短光パルス)光;現在、準備中である。
2.評価装置開発……………………自己相関方式による評価装置を開発した。特に試料が微小となることも考慮にいれて、微動・顕微モニターも併用した。
3.MQW構造設計・素子作製……MQW構造を設計し、分子線エピタキシー法により、光-光機能素子の電気ならびに光学的パラメータを検討した。
4.動作評価・理論解析……………主としてMQW層における室温エキシトン光吸収飽和、回復時間特性の基礎的データを半導体レーザを用いて得た。また、MQW層を用いた導波特性の解析を行った。

Research Products

• [Publications] 和田 修: "光インタコネクション" 応用物理. 62. 2-9 (1993)
• [Publications] Yutaka Satomura: "Propagation of Nonlinear Waves Guided by Planar Waveguides with Inhomogeneous Refractive-Indes Profile" IECE Trans.Electron.E76-C. 1510-1514 (1993)
• [Publications] Shigeaki Ohke: "Propagation characteristics of Optical Waveguide with Negative Nonlinear Refractive Coefficient" 4th Sino-Japanese Joint Mett.OFSET'93. 363-368 (1993)
• [Publications] Shigeaki Ohke: "Equivalent-layer method for optical waveguides with multiple-quantum-well structure:Comment" Optical Letters.1870 (1993)
• [Publications] 吉野 博紀: "散乱媒質中のピコ秒光パルス伝搬" 信学技報(電子情報通信学会). ED93-68, OQE93-51. 75-80 (1993)
• [Publications] 梅田 徳男: "医用画像:音声診断報告同時ファイリングシステムの検討" 日本医学放射線学会誌. 53. 1331-1339 (1993)