フォトニックバンド構造における量子化された光波・電子波間の相互作用の検証

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06238209
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 馬場 俊彦 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (50202271)
• Keywords: フォトニックバンド / フォトニック結晶 / 自然放出 / マイクロキャビティ / 半導体レーザ / 量子位相

Research Abstract

フォトニックバンド構造はサブミクロンオーダーの微細周期構造であり,光の発生,伝搬を制御する新しい概念として注目されている.しかし光半導体デバイスに適用するためには,具体的なデバイス構造,製作法,期待される効果,などの問題を同時に検討する必要がある.本研究では,これらの問題をバランスよく解決する2次元構造からその研究を開始した.そしてRIBEエッチング法と陽極化成エッチング法という2種類の加工法を調べ,代表的な光半導体であるインジウム燐に対してどちらの方法でも目標とする微細構造が低損傷にて形成できる見通しを得た.前者では本科学研究費にて購入したECRプラズマ源を用い,インジウム燐に対して効果的なエッチングが行えるメタン系ガスを採用し,実験を行った.そして特に低ガス圧のプラズマによるエッチングを試し,従来の装置と比較しても非常に高速なエッチング条件を見いだした.このようにフォトニックバンド構造を製作するための基礎条件が得られたので,この方法と電子線描画法などと組み合わせることで自由な形状の周期構造が可能である.一方,陽極化成法は結晶方位に依存した特定形状の構造しか得られないが,RIBEでは不可能な非常に深く微細な構造がきわめて低損傷にて自動形成されるという特徴が見いだされた.今後,これら2つの方法を並行して研究し,それぞれの利点を生かした構造の完成を目指す.また本年は,2次元フォトニックバンド計算より,効果を得るための条件や,構造の詳しい形状に対する依存性などを理論的に明らかにした.その結果,従来提案されている2次元構造よりもはるかに製作が簡単な2重円柱の配列構造に対して同様の効果が期待できることが明らかになった.以上の研究成果を総合し,最終的にフォトニックバンド構造の効果を測定することがこれからの課題といえる.

Research Products

• [Publications] T.Baba and M.Koma: "Possibility of InP-based 2-dimensional photonic crystal -an approach by anodization technigue-" Japanese Journal of Applied Physics. 34(2月号掲載予定). (1995)
• [Publications] T.Baba,T.Kondo,F.Koyama and K.Iga: "Finite element analysis of thermal characteristics in continuous wave long wavelength surface emitting lasers(I) -dielectric cavity sttures" Optical Review. 1(2月号掲載予定). (1995)
• [Publications] T.Baba,Y.Yogo,K.Suzuki,T.Kondo,F.Koyama,K.Iga: "1.3μm vertical cavity surface emitting laser array for parallel optical fiber transmission." IEICE Trans. Electronics. E77C. 201-203 (1995)
• [Publications] 浜野 哲子,馬場 俊彦,伊賀 健一: "微小共振器面発光レーザ中における境界条件の違いによる自然放出と光出力の変化" 電子情報通信学会論文誌. J77C(2月号掲載予定). (1995)
• [Publications] D.Intani,T.Baba,K.Iga: "Simple Optical wavelength-division multiplexer component that uses the lateral fecusing scheme of a planar microlens" Applied Optics. 33. 3405-3408 (1994)
• [Publications] T.Baba,Y.Yogo,K.Suzuki,F.Koyama,K.Iga: "Continuous wave GaInAsP/InP surface emitting lasers with a thermally conductive MgO/Si multilayer laser mirror" Japanese Journal of Applied Physics. 33. 1905-1909 (1994)
• [Publications] T.Baba and K.Iga,et.al.: "Spontaneous emission and laser operation in micro cavities" CRC Press, 500 (1995)