2020 Fiscal Year Annual Research Report
面発光レーザのスピン偏極電子密度制御に基づくベクトル変調技術の開発
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19H02186
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
横田 信英 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (00734542)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 面発光レーザ / スピン偏極 / ベクトル変調 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高度情報化社会の発展に伴い短距離光通信の大容量化が求められている。光信号を効率的に多値化することが可能なベクトル変調方式（光の振幅と位相を制御する方式）は短距離光通信においても重要であるが、コストや消費電力の点で短所を有する外部変調器を用いる必要があり、本方式の導入においてハードルとなっている。本研究では、面発光レーザに電流注入する電子のスピン偏極（上向き or 下向き）を制御する特殊な変調法を活用し、面発光レーザからベクトル変調光を直接生成する技術の開発を目的としている。当該年度では、ベクトル変調において必要となる面発光レーザの外部光への注入同期を導入すると共に、注入同期時に面発光レーザが示すスピン偏極電子密度変調特性を初めて実験的に評価した。スピンフリップレート方程式モデルを用いた解析結果と類似した傾向が確認できたが、注入光強度などに対する依存性を詳細に明らかにするためにはより高感度な受光系が要求されることがわかった。また、本手法によってベクトル変調光が生成可能であることを数値解析から確認した。本手法を将来的に光ファイバ無線分野へ応用するための検証実験系の構築にも着手し、面発光レーザの複屈折に依存する高周波ビート信号を通常の電流変調によって生成した強度変調信号に重畳できることを数値解析と実験の両方から確認した。これらに関して、査読付き国際会議1件、査読付き学術論文1編の成果発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度の目標としていたベクトル変調光の実験的観測にはまだ到達していないが、注入同期時のスピン偏極電子密度変調特性の部分的測定や数値解析による検証、問題の明確化を行うことができた。また、最終年度で予定していた光ファイバ無線伝送への適用に関する実験を前倒しで進め、学術論文発表を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
スピン偏極電子の光励起効率や光検出時の低ノイズ化、実験系の安定化に関する改善策を検証することで、明瞭なベクトル変調光の検出と注入同期時のスピン偏極電子密度変調特性評価を実現する。
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