| 研究課題/領域番号 |
08455029
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
応用光学・量子光工学
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
河口 仁司 山形大学, 工学部, 教授 (40211180)
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| 研究分担者 |
高橋 豊 山形大学, 工学部, 助教授 (00260456)
松下 浩一 山形大学, 工学部, 助教授 (70124625)
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| 研究期間 (年度) |
1996 – 1998
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| 研究課題ステータス |
完了 (1998年度)
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| 配分額 *注記 |
7,500千円 (直接経費: 7,500千円)
1998年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
1997年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
1996年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
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| キーワード | 半導体レーザ / 光双安定 / ピッチフォーク型光双安定 / 面発光半導体レーザ / 全光型フリップ・フロップ動作 / 偏光スイッチング / DEMUX / 利得飽和 / ビッチフォーク型光双安定 / 全光多フリップ・フロップ動作 |
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| 研究概要 |
面発光半導体レーザの発振偏光の双安定スイッチングに関する研究を行ない、以下の点について具体的な成果を得た。
(1) 面発光半導体レーザのピッチフォーク型偏光双安定にもとづく、全光型フリップ・フロップ動作の、スイッチング速度を明らかにした。全光型フリップ・フロップは、面発光半導体レーザの発振偏光と直交する偏光の光パルスをトリガーとして入射すると、入射光と同じ偏光にスイッチし、トリガ光がなくなってもその状態を維持することにより生ずる。測定結果から、スイッチング速度は約7psであり、世界最高速の光フリップ・フロップ動作が実現できた。
(2) 面発光半導体レーザに偏光が互いに直交する光パルス列を注入することにより実現される、フリップ・フロップ動作のより一層の高速化を実現するため、レート方程式を用いて詳細な解析を行った。その結果、フリップ・フロップ動作の特性は、トリガ光のパルス幅や強度に大きく依存し、これらを最適化することにより、極めて高速(>300Gbit/s)のフリップ・フロップ動作が実現できることがわかった。
(3) 半導体レーザでピッチフォーク型偏光双安定の生ずる原因は、半導体レーザのバンド内緩和効果から生ずる利得飽和効果によると考えられる。密度行列の運動方程式を摂動で解くことにより飽和係数を得た。計算された各飽和係数は偏光の異なる3つの光(2つの偏光が直交する発振光と1つのトリガ光)の波長が近ければ強結合条件が成りたち、双安定動作が期待できることがわかった。
(4) 面発光半導体レーザの偏光双安定特性を用いて、時間多重された光信号から全光型で、ビット長の変換機能をもつ超高速の多重分離(DEMUX)回路が構成できる。従来の方法では困難であった100Gbit/sの信号から数Gbit/sへのDEMUXが可能になった。10Gbit/s→1Gbit/sへの変換では20dB程度のON-OFF比が得られるが、高速になるほど劣化すること、時間ジッターは0.2ps程度であることがわかった。
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