• Search Research Projects
  • Search Researchers
  1. Back to previous page

InAs量子ドットを用いた面型構造超高速全光スイッチの研究

Research Project

Project/Area Number08F08385
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Electronic materials/Electric materials
Research InstitutionKobe University
Host Researcher 喜多 隆(2010)  神戸大学, 工学研究科, 教授
和田 修(2008-2009)  Kobe University, 工学研究科, 教授
Foreign Research Fellow CHAOYUAN Jin  神戸大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
JIN Chaoyuan  神戸大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2008 – 2010
Project Status Completed(Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost : ¥2,300,000)
Fiscal Year 2010 : ¥600,000 (Direct Cost : ¥600,000)
Fiscal Year 2009 : ¥800,000 (Direct Cost : ¥800,000)
Fiscal Year 2008 : ¥900,000 (Direct Cost : ¥900,000)
Keywords量子ドット / 光スイッチ / 面型光デバイス / サブバンド間遷移 / 超高速光線形 / 超高速光非線形
Research Abstract

光信号処理技術では、近い将来100Gb/sから1Tb/s級の超高速化が必要となるが、そのためには基本素子となる超高速全光スイッチの実現が必須である。本研究では、量子ドットと1次元フォフォトニック結晶とを組み合わせることによって高効率の面型構造超高速光スイッチを実現することを目的とする。本年度は、これまでに最適化した設計により量子ドット光スイッチ素子を製作する一方、新しい非線形評価システムによる特性評価を進めて、量子ドット光スイッチの超高速スイッチとしての適用性を評価した。以下に成果の要点をまとめる。
光スイッチの設計では,これまでの研究で明らかになった結果を用い、電子第1励起準位が1.3μm付近の長波長領域に対応する量子ドットにおいて、励起準位と基底準位との間の超高速サブバンド間緩和を利用するデバイス構造を採用した。また、多層膜共振器構造には出力最大化のための新構造(16/30周期)を採用してデバイスを製作した。
このデバイスにおける吸収飽和の応答特性を確認するために、ポンプ・プローブ法による測定を実行し、1.24μmの波長で、20psの超高速応答と、2.5fJ/μm^2の低スイッチングエネルギーのデータを得た。
一方、量子ドットの非線形性の評価を屈折率特性の変化から評価するために、マッハツェンダー干渉計配置を持つ位相変化測定系を構築し、デバイスの光励起時における位相変化量特性の測定を行った。その結果、励起エネルギー0.2fJ/μm^2において18゜の位相変化の観測に成功した。これは量子ドット面型光スイッチにおける屈折率変化に基づく位相変化を初めて検出したものである。この結果は、量子ドット面型光スイッチが、吸収飽和型スイッチのみならず、さらなる超高速・低エネルギーのマッハツェンダー型光スイッチにも適用出来ることを実証したものである。
以上の結果から、量子ドット面型超高速全光スイッチの超高速吸収飽和スイッチング特性、およびこれに対応する屈折率変化を実証することができた。これを通じて、InAs量子ドットと多層膜共振器との組み合わせによる面型光スイッチ構造が、超高速・低エネルギー光スイッチとして適用可能であることが明らかになった。

Report

(3results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report

Research Products

(12results)

All 2011 2010 2009 Other

All Journal Article Presentation Remarks

  • [Journal Article] Progress in Semiconductor-Based Ultrafast Signal Processing Devices2011

    • Author(s)
      Osamu Wada
    • Journal Title

      IEEE Journal Selected Topics of Quantum Electronics

      Volume : 17(Web版掲載済)

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Detailed design and characterization of all-optical switches based on InAs/GaAs quantum dots in a vertical cavity2010

    • Author(s)
      C.Y.jin, O.Kojima, T.Inoue, T.Kita, O.Wada, M.Hopkinson, K.Akahane
    • Journal Title

      IEEE J.Quantum Electron

      Volume : 46 Pages : 1582-1589

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temperature-dependent carrier tunnelling for self-assembled InAs/GaAs quantum dots with a GaAsN quantum well injector2010

    • Author(s)
      C.Y.Jin, S.Ohta, M.Hopkinson, O.Kojima, T.Kita, O.Wada
    • Journal Title

      Appl.Phys.Lett. 96

      Pages : 151104-151104

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Vertical-geometry all-optical switches based on InAs/GaAs quantum dots in a cavity2010

    • Author(s)
      C.Y.Jin, O.Kojima, T.Kita, O.Wada, M.Hopkinson, K.Akahane
    • Journal Title

      Appl.Phys.Lett. 95

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Self-assembled InAs quantum dots within a vertical cavity structure for all-optical switching devices2010

    • Author(s)
      C.Y.Jin, O.Kojima, T.Inoue, T.Kita, O.Wada, M.Hopkinson, K.Akahane
    • Journal Title

      Proceedings of SPIE 7610

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Journal Article] InAs/GaAs self-assembled quantum dot lasers with different p-type modulation doping levels2009

    • Author(s)
      C.Y.Jin, H.Y.Liu, Q.Jiang, M.Hopkinson, O.Wada
    • Journal Title

      Appl.Phys.Letters 93

      Pages : 161103-161103

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article]2009

    • Author(s)
      和田修
    • Journal Title

      2008化合物半導体技術大全(電子ジャーナル)

      Pages : 10-15

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] A Tunnel Injection Structure for Speeding up Carrier Dynamics in InAs/GaAs Quantum Dots Using a GaNAs Quantum-Well Injector2010

    • Author(s)
      C.Y.Jin, S.Ohta, M.Hopkinson, O.Kojima, T.Kita, O.Wada
    • Organizer
      2010 International Conference on Solid State Devicesand Materials
    • Place of Presentation
      University of Tokyo,(Tokyo)(招待講演)
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Two-step saturation behaviour in quantum-dot-based vertical-cavity all-optical switches2010

    • Author(s)
      C.Y.Jin, O.Kojima, T.Inoue, S.Ohta, T.Kita, O.Wada, M.Hopkinson, K.Akahane
    • Organizer
      応用物理学会講演会
    • Place of Presentation
      東海大学(東京都)
    • Year and Date
      2010-03-20
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Multi-dimensionally controlled quantum doot materials and application to vertical structure photonic switches2009

    • Author(s)
      O.Wads, O.Kojima, C.Jin
    • Organizer
      Symposium on Innovation for New-Generation Optical Communications
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL
      http://www.research.kobe-u.ac.jp/eng-photonics/activity_files/NovelMaterials_QD.htm
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL
      http://www.research.kobe-u.ac.jp/eng-photonics/activity_files/NovelMaterials_QD.htm
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

URL :

Published : 2008-04-01   Modified : 2016-04-21  

Information FAQ News Terms of Use

Powered by NII kakenhi