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半導体微小ディスクレーザにおける極低しきい値発振と自然放出制御

研究課題

研究課題/領域番号 10450025
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用光学・量子光工学
研究機関横浜国立大学

研究代表者

馬場 俊彦  横浜国立大学, 工学部, 助教授 (50202271)

研究分担者 國分 泰雄  横浜国立大学, 工学部, 教授 (60134839)
研究期間 (年度) 1998 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
11,400千円 (直接経費: 11,400千円)
2000年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
1999年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
1998年度: 5,700千円 (直接経費: 5,700千円)
キーワードディスクレーザ / GaInAsP / InP / 自然放出制御 / 無しきい値レーザ / 共振器QED / 微小共振器 / 自然放出光係数 / 周囲モード / 無しぎ値レーザ / 共振器OED / 周回モード / マイクロディスク / 半導体レーザ / Whispering Galleryモード
研究概要

本研究では昨年度までにGaInAsP/InP半導体微小ディスクレーザを製作・評価し,既に直径2ミクロンの世界最小レーザ,40マイクロアンペアの世界最低しきい値電流を実現している.本年度は本素子の利用法を拡大する技術として,光励起動作,完全単一モード構造,電極集積化の3点について研究を行った.光励起動作については室温パルス発振が他機関より報告されているが,連続動作については特殊な放熱構造を設ける必要があり,またしきい値が高いという問題があった.本研究で最適設計を行い,さらにこれまで培ってきた高精度プロセスを利用して,高精度で放熱構造なしの素子を製作した.その結果,20マイクロワットという従来より1/50程度の極低しきい値での室温連続動作を達成した.この素子を電流注入素子と共に利用すれば,全光制御型集積回路が構成できる可能性があり,本素子の応用範囲が広がった.次に完全単一モードについては,新たにディスクに回折格子を設けたマイクロギア構造を提案した.数値解析の結果,この構造は縦横両モードの他に,従来の回折格子では制御不可能な位相の異なるモードも完全に単一化できることがわかった.試作も行い,効果を確認しつつある.電極集積化については,素子を絶縁樹脂で埋め込み,上部電極を別途形成するプロセスを確立した.これにより,素子の大規模集積化が可能になった.以上の研究から,ディスクレーザの極限動作に近づき,その幅広い応用の可能性を実証するという本研究の目的は達成されたものと考える.

報告書

(4件)
  • 2000 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (36件)

  • [文献書誌] H.Ichikawa,K.Inoshita and T.Baba: "Reduction in surface recombination of GaInAsP/InP micro-cdumns by CH4 plasma irradiation"Applied Physics Letters. 78・15. (2001)

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  • [文献書誌] T.Baba and N.Fukaya: "Light propagation characteristics of defect wareguides in a photonic crystal slab"Photonic Crystals And Light Localization. N.ATO Series. (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Fukaya,D.Ohsaki and T.Baba: "2D photonic crystal wareguides with 60-degree-bends in a slab"Japanese Journal of Applied Physics. 39・5A. 2619-2623 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Ariga,Y.Sekido,A.Sakai,T.Baba,A.Matsutani, et al.: "Low threshold GaInAsP lasers with semiconductor/air DBR fabricated by inductively coupled plasma etching"Japanese Journal of Applied Physics. 39・6. 3406-3409 (2000)

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  • [文献書誌] 馬場俊彦: "フォトニック結晶材料と応用技術"電子情報通信学会誌. 84・3. (2001)

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  • [文献書誌] 馬場俊彦,深谷尚志,坂井篤: "マイクロガイド"O PLUS E. 22・10. 1300-1306 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Fujita, R.Ushigome and T.Baba: "Large spontaneous emission factor of 0.1 in a microdisk injection laser"IEEE Photon.Technol.Lett.. vol.13, no.5 (to be published). (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Sakai, G.Hara and T.Baba: "Propagation characteristics of ultra-high D optical waveguide on silicon-on-insulator substrate"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.40 (to be published). (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Baba, H.Yamada and A.Sakai: "Direct observation of lasing mode in a microdisk laser by a near-field-probing technique"Appl.Phys.Lett.. vol.77, no.11. 1584-1586 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Fujita, R.Ushigome and T.Baba: "Continuous wave lasing in GaInAsP microdisk injection laser with threshold current of 40 μA"Electron.Lett.. vol.36, no.9. 790-791 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Baba, M.Fujita, A.Sakai, H.Yamada and K.Kambara: "Ultra-small GaInAsP microdisk injection lasers and their applications"Applied Physics (Oyobutsuri). vol.68, no.12. 1353-1358 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Sakai and T.Baba: "FDTD simulation of photonic devices and circuits based on circular and fan-shaped disks"IEEE/OSA J.Lightwave Technol.. vol.17, no.8. 1493-1499 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Fujita, A.Sakai and T.Baba: "Ultra-small and ultra-low threshold microdisk injection laser-design, fabrication, lasing characteristics and spontaneous emission factor"IEEE J.Selected Topics in Quantum Electron.. vol.5, no.6. 673-681 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yamada, A.Sakai, M.Fujita and T.Baba: "Optical near field probe action in a microdisk injection laser with 0.12λ resolution"Electron.Lett.. vol.27, no.3. 222-223 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Baba: "Microdisk lasers and photonic waveguides"Proceeding of IEEE/LEOS Annual Meeting. WK-1. (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Fujita,R.Ushigome,and T.Baba: "Large spontanecus emission factor of 0.1 in a microdisk injection laser"IEEE Photonics Technology Letters. 13・5. (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] A.Sakai,G.Hara and T.Baba: "Propagation characteristics of ultra-high Δ optical waveguide on silicon-on-insulator substrate"Japanese Journal of Applied Physics. 40・. (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Fujita,R.Ushigome and T.Baba: "Continuous wave lasing in GaInAsp microdisk injection laser with threshold current of 40 uA"Electronics Letters. 36・9. 790-791 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Baba,H.Yamada and A.Sakai: "Direct observation of lasing modes in a microdisk laser by a near field probing technique"Applied Physics Letters. 77・11. 1584-1586 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Yamada,A.Sakai and T.Baba: "2-D imaging of nanometer object by microdisk near field sensor"Proceeding of Optoelectronic Conference. 14C-1-5 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Baba: "Microdisk lasers and photonic waveguides "Proceeding of IEEE/LEOS Annual Meeting. WK-1 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Fujita,T.Baba 他: "Ultra-small and ultra-low threshold microdisk injection laser"IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 5・6. 673-681 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] A.Sakai and T.Baba: "FDTD simulation of photonic devices and circuits based on microdisks"Journal of Lightwave Technology. 17・8. 1493-1499 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 馬場俊彦,冨士田誠之,他: "GaInAsP電流注入型ディスクレーザの超微小化と応用技術"応用物理. 68・12. 1353-1358 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Baba: "Ultra-small microdisk injection lasers with evanescent coupled elements"Proceeding of Integrated Photonics Research. 10. 149-150 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Fujita,T.Baba 他: "Ultimate low threshold calculated for microdisk injection lasers"Proceeding of Laser and Electro-Optics Pasific Rim. 3・3. 616-617 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Baba,M.Fujita and A.Sakai: "Microdisk-Based Photonics"Proceeding of Ultra-Parallel Optoelectronics. 1. 30-31 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 馬場俊彦: "量子光学ハンドブック(大津・荒川編集)"朝倉書店. 979 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H.Yamada,T.Baba,et.al.: "Optical near field probe action in a microdisk laser with 0.12λ resolutio" Electronics Letters. 27・3. 222-223 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] M.Fujita,T.Baba,et.al.: "Room temperature cw operation in a GaInAsP microdisk laser with a record threshold" Proc.Topial Meet.Indium Phosphide & Related Materials. TuP41 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] N.Kamizawa,T.Baba,et.al.: "Electron-photon interaction in a GnInAsP air-gap semiconductor microcavity" Proc.Contemporary Photonics Technology. 1. Pc-04 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 馬場俊彦: "面発光レーザの物理と課題" 光学. 27・10. 554-559 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] A.Sakai,T.Baba: "FDTD Simulation of photonic integrated circuit based on microdisk laser" Proc.Semiconductor Laser International Symposium. 15. 4 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] M.Fujita,T.Baba,et.al.: "A novel GaInAsP microcylinder laser with AlInAs(Ox) claddings" Proc.Topical Meet.Indium Phosphide & Related Materials. (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 馬場俊彦: "面発光レーザの基礎と応用(伊賀ら編集)" 共立出版, 350 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 馬場俊彦: "量子工学ハンドブック(大津・荒川編集)" 朝倉書店, 600 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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