2003 Fiscal Year Annual Research Report
広い波長幅を持つ極短光パルスの発生と半導体光増幅器ダイナミクス測定への応用
| Project/Area Number |
15760025
|
|---|
| Research Institution | Yamagata University |
|---|
Principal Investigator |
片山 健夫 山形大学, 工学部, 助手 (80313360)
|
|---|
| Keywords | 超高速光エレクトロニクス / 半導体光増幅器 / スーパーコンティニウム光 / 光計測 |
|---|
| Research Abstract |
本研究は、光通信波長帯での半導体光増幅器(SOA)の超高速なキャリアダイナミクスを測定する手法を開拓し、光信号処理のための機能素子としてのSOAの特性の解明を行うことを目的としている。
本年度はまず測定に用いるパルス光源の開発を行った。1.5μm帯の光パラメトリック発振器(OPO)からの出力される光パルスを長さ1mの正常分散光ファイバに入射して、300nmの10dB幅を持つスーパーコンティニウム(SC)光を発生した。そしてSC光のほぼ線形のチャープを補償する長さの異常分散ファイバを伝播させることで、半値全幅が43fsの極短光パルスに圧縮した。これらの実験結果は、光カー効果を含んだ非線形シュレーディンガー方程式を、光ビーム伝搬法を用いてシミュレートした結果と良く一致していた。また、得られた極短光パルスから任意の波長の光を切り出すために、35nmの半値全幅の光バンドパスフィルタ(BPF)に通したところ160fs程度のパルス幅になった。切り出す波長がOPOの波長に近くなると、切り出された光パルスの波形が歪むことが分かった。
この光パルスを用いて、広い利得波長帯域を実現するためにバンドギャップの異なった多重量子井戸構造を活性層に有するSOAのキャリアダイナミクス測定を行った。任意の波長の100fs程度の短パルス光を用いてポンプ・プローブ測定を行うことで、キャリアの再結合時間とキャリアヒーティングの波長依存性を測定した。測定結果から高エネルギーである短波長側の量子井戸ほどキャリアの回復が遅く、キャリアヒーティングの波長依存性は小さいことがわかった。さらに高速なスペクトルホールバーニングを測定するためには、この測定では時間分解能が足りず、BPFでプローブ光パルスを切り出すのではノイズが多いことも分かった。100fsを下回るような極短パルス光を用いて、プローブ光パルスを明瞭に切り出す測定法が必要である。
|
-
[Publications] T.Katayama: "Measurement of ultrafast cross-gain saturation dynamics of a semiconductor optical amplifier using two-color pump-probe technique"IEEE Photonics Technology Letters. 16・3. 855-857 (2004)
-
[Publications] T.Katayama: "Ultrafast cross-gain saturation dynamics measurements of SOAs using two-color pump-probe technique with supercontinuum optical pulses"Proceeding of Optical Amplifiers and Their Applications. 232-234 (2003)
-
[Publications] 片山健夫: "パルス圧縮したスーパーコンティニウム光を用いた2色ポンプ・プローブ法による半導体光増幅器の高速利得緩和現象の測定"第64回応用物理学会学術講演会予稿集. 1084 (2003)
-
[Publications] V.V.Lysak: "Amplification and saturation properties of asymmetrical multiple quantum-well traveling wave semiconductor optical amplifiers"Proceeding of 3rd International Conference on Numerical Simulation of Semiconductor Optoelectronic Devices. 74-75 (2003)
-
[Publications] V.V.Lysak: "Simulation of optical gain and gain recovery for asymmetrical multiple quantum well semiconductor optical amplifiers"Proceeding of 7th International Symposium on Contemporary Photonics Technology. 79-80 (2004)
