極めて短い外部共振長を有する半導体レーザの発振メカニズムの解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650051
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 浮田 宏生 立命館大学, 理工学部, 教授 (00278491)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 正勝 立命館大学, 理工学部, 教授 (90247809)
• Keywords: 帰還光 / 外部共振器 / 実効反射率 / 反射防止膜 / 結合効率 / キャリア密度 / 波長可変半導体レーザ

Research Abstract

本研究の外部共振作用を用いた半導体レーザは,可変波長レーザ,光ヘッド,光振動子などへの応用が期待されている.しかし戻り光による発振には,多くの要因が複雑にからむためそのメカニズムの全容が不明であった.本研究では,浮上スライダーに搭載した半導体レーザによる実験とレート方程式による解析により総合的な動作解明を目指し,ある程度の理解が得られた.一方,実験過程で新現象を発見したので本年度その生成条件を明らかにする実験解析を進めた.また,発振波長に対するキャリア密度や利得スペクトラムの形状変化の影響を理論解析した.
1.実験解析:実験過程で下記の新現象を発見した.
(1)外部共振器長による光出力変化と波長変化には位相ずれが発生する,
(2)上記位相ずれが発生する外部共振器長の区間で,反射率の変化部位に対応して極短の光パルスが発生する.
このため,まず位相ずれ量と外部共振器長,実効反射率の関係を実験検討し,前者に対しては比例関係,後者に対しては反比例関係にあることを明らかにした.
2.理論解析:外部共振系の構成と半導体レーザの発振モード,発振波長,光出力などの挙動を解明するため,共振モードによる波長変化,キャリア密度や利得スペクトラムの形状変化による発振条件(波長変化)のシミュレーションを進め,成果をOptical Review誌に発表した.

Research Products

• [Publications] Masakatsu Okada, Bijan Ghafary, Hiroo Ukita.: "Wavelength Tuning Characteristics of a Fabry-Perot Semiconductor Laser with an External Short Cavity"Optical Review. 8,6. 451-458 (2001)
• [Publications] 浮田宏生: "「マイクロメカニカルフォトニクス」第2章"森北出版(2002年7月出版予定). 17-58