強磁性金属の磁化による半導体レーザの発振状態制御と光情報信号処理への応用

• 研究課題/領域番号: 21686032
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 清水 大雅 東京農工大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (50345170)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 27,690千円 (直接経費: 21,300千円、間接経費: 6,390千円); 2011年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2010年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2009年度: 20,670千円 (直接経費: 15,900千円、間接経費: 4,770千円)
• キーワード: 半導体レーザ / 光情報信号処理 / 強磁性金属 / 光アイソレータ / 磁気光学効果 / 高性能レーザー / 磁性 / 先端機能デバイス / 光物性 / 情報通信工学

研究概要

インターネットの幹線でやりとりされている光信号を電気信号に変換することなく一時的に記憶し、低消費電力のルーター(伝送経路制御装置)を実現するための半導体レーザの発振状態制御と光情報信号処理への応用に関する研究を行った。強磁性金属がもたらす光の一方向伝搬特性を半導体レーザに応用することによって、一方向で動作する半導体リングレーザや高いオン・オフ比をもつ半導体光アイソレータを実現した。本研究成果は半導体レーザと集積化が可能な光アイソレータや光情報信号処理への応用に有用である。

研究成果

• [雑誌論文] Reduced Threshold Current and Enhanced Extinction Ratio in a Magnetically Controllable Fe_<50> Co_<50>-InGaAlAs/InP Nonreciprocal Semiconductor Laser (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu, K. Uehara, K. Tazawa, and S. Sakanishi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduced Threshold Current and Enhanced Extinction Ratio in a Magne tically Controllable Fe_<50>Co_<50>-InGaAlAs/InP Nonreciprocal Semiconductor Laser (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Shimizu, Keishi Uehara, Komei Tazawa, Shohei Sakanishi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51 号: 2S ページ: 02BG02-02BG02
  • DOI: 10.1143/jjap.51.02bg02
  • 査読あり
• [雑誌論文] Demonstration of a Magnetically Controllable Fabry-Perot Laser and an Unidirectional Ring Laser Utilizing a Nonreciprocal Semiconductor Optical Amplifier (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu, Y. Kono, S. Goto, and T. Mori
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 4(2) ページ: 22201-22201
  • NAID: 10027783067
  • 査読あり
• [雑誌論文] Demonstration of a Magnetically Controllable Fabry-Perot Laser and an Unidirectional Ring Laser Utilizing a Nonreciprocal Semiconductor Optical Amplifier (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Shimizu, Y.Kono, S.Goto, T.Mori
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 4
  • NAID: 10027783067
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and Characterization of Evanescent Semiconductor Optical Isolators with Small Gain Saturation Effect (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu, and S. Goto
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 49(12) ページ: 122201-122201
  • NAID: 40017420059
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Isolation Using Nonreciprocal Polarization Rotation in Fe-InGaAlAs/InP Semiconductor Active Waveguide Optical Isolators (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu, S. Goto, and T. Mori
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 3(7) ページ: 72201-72201
  • NAID: 10026495255
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evanescent Semiconductor Active Optical Isolatorsfor Low Insertion Loss and High Gain Saturation Power (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu, and S. Goto
  • 雑誌名: IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology 巻: 28(9) ページ: 1414-1419
  • 査読あり
• [雑誌論文] 応用物理学分野のアカデミック・ロードマップ磁性・スピントロニクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡林潤、近藤剛、千葉大地、野崎隆行、清水大雅、川畑史郎、秋永広幸
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 79 ページ: 720-722
  • 査読あり
• [雑誌論文] InGaAsP/InPevanescent mode waveguide optical isolators and their application to InGaAsP/InP/Si hybrid evanescent optical isolators (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu, and S. Goto
  • 雑誌名: Optical and Quantum Electronics 巻: 41(9) ページ: 653-660
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evanescent Semiconductor Active Optical Isolators for Low Insertion Loss and High Gain Saturation Power (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Shimizu, S.Goto
  • 雑誌名: IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology 巻: 28 ページ: 1414-1419
  • 査読あり
• [雑誌論文] InGaAsP/InP evanescent mode waveguide optical isolators and their application to InGaAsP/InP/Si hybrid evanescent optical isolators (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Shimizu, S.Goto
  • 雑誌名: Optical and Quantum Electronics 巻: 41 ページ: 653-660
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evanescent Semiconductor Active Optical Isolators for Low Insertion Loss and High Gain Saturation Power (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Shimizu, S.Goto
  • 雑誌名: IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology 28(Early Access)
  • 査読あり
• [雑誌論文] InGaAsP/InP evanescent mode waveguide optical isolators and their application to InGaAsP/InP/Si hybrid evanescent optical isolators (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Shimizu, S.Goto
  • 雑誌名: Optical and Quantum Electronics 40(Online First)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 半導体光アイソレータを用いた一方向発振リングレーザの設計と試作 (2010)
  • 著者名/発表者名: 河野嘉孝、森俊秋、清水大雅
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 109 ページ: 119-122
  • NAID: 10026374743
• [学会発表] 非相反半導体レーザの残留磁化状態における消光特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田澤耕明, 上原啓史, 清水大雅
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京都早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 非相反双安定半導体レーザにおけるヒステリシス特性の観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 上原啓史, 田澤耕明, 清水大雅
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京都早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 光情報信号記憶・読み出しに向けた強磁性金属集積半導体レーザ (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水大雅
  • 学会等名: 日本磁気学会第182回研究会「光が拓く新しい磁気の世界」
  • 発表場所: 東京日本化学会館
  • 年月日: 2012-01-31
• [学会発表] 光情報信号記憶・読み出しに向けた強磁性金属集積半導体レーザ (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水大雅
  • 学会等名: 日本磁気学会第182回研究会「光が拓く新しい磁気の世界」
  • 発表場所: 東京都日本化学会館(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-31
• [学会発表] 光情報信号処理に向けた強磁性金属集積半導体レーザ (2011)
  • 著者名/発表者名: 田澤耕明, 上原啓史, 石坂大介, 阪西祥平, 清水大雅
  • 学会等名: 電通大・農工大第8回合同シンポジウム「ナノ未来材料とコヒーレント光科学」
  • 発表場所: 東京都東京農工大学
  • 年月日: 2011-12-10
• [学会発表] 磁化状態で制御可能な一方向発振リングレーザの低閥値電流動作 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石坂大介、阪西祥平、田澤耕明、上原啓史、清水大雅
  • 学会等名: 第16回半導体スピン工学の基礎と応用
  • 発表場所: 東京都東京工業大学
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] Magnetically Controllable Optical Intensity and Mode Redistribution in Semiconductor Active Optical Isolators (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu, K. Uehara, and K. Tazawa
  • 学会等名: The 2011 International Conference on Solid State Devices and Materials(SSDM2011)
  • 発表場所: Nagoya,愛知県産業労働センター
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] Magnetically Controllable Optical Intensity and Mode Redistribution in Semiconductor Active Optical Isolators (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Shimizu, K.Uehara, K.Tazawa
  • 学会等名: The 2011 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2011)
  • 発表場所: 愛知県愛知県産業労働センター
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] Magnetically Controllable Fabry-Perot Lasers and Unidirectional Ring Lasers (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu, Y. Kono, K. Uehara, S. Usuba, K. Tazawa
  • 学会等名: 5th International Workshop on Spin Currents
  • 発表場所: Sendai,仙台国際センター
  • 年月日: 2011-07-26
• [学会発表] Magnetically Controllable Fabry-Perot Lasers and Unidirectional Ring Lasers (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Shimizu, Y.Kono, K.Uehara, S.Usuba, K.Tazawa
  • 学会等名: 5th.International Workshop on Spin Currents
  • 発表場所: 宮城県仙台国際センター
  • 年月日: 2011-07-26
• [学会発表] Magnetically Controllable Semiconductor Lasers For Reconfigurable Optical Buffering Memories (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Uehara, Y. Kono, S. Usuba, K. Tazawa, and H. Shimizu
  • 学会等名: MORIS(Magnetics and Optics Research International Symposium for New Storage Technology) 2011
  • 発表場所: Nijmegen, The Netherlands
  • 年月日: 2011-06-22
• [学会発表] Magnetically Controllable Semiconductor Lasers For Reconfigurable Optical Buffering Memories (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Uehara, Y.Kono, S.Usuba, K.Tazawa, H.Shimizu
  • 学会等名: MORIS (Magnetics and Optics Research International Symposium for New Storage Technology) 2011
  • 発表場所: Nijmegen, The Netherlands
  • 年月日: 2011-06-22
• [学会発表] 増幅性半導体光アイソレータの発振特性の強磁性金属依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 上原啓史、田澤耕明、清水大雅
  • 学会等名: 2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)(講演会中止・発表みはし成立 3月9日講演予稿集発行)
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] Semiconductor/Ferromagnetic Metal Hybrid Optical Isolators using Nonreciprocal Polarization Rotation (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu, S. Goto, and T. Mori
  • 学会等名: The 2010 International Conference on SolidState Devices and Materials(SSDM2010)
  • 発表場所: Tokyo,東京大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 半導体光アイソレータを用いた一方向発振リングレーザの外部磁場依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 河野嘉孝、清水大雅
  • 学会等名: 電子情報通信学会2010年ソサイエティ大会
  • 発表場所: 大阪府立大学(大阪府)
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] Design and fabrication of unidirectional ring lasersusing semiconductor/ferromagnetic metalhybrid optical isolators (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Kono, S. Ashihara, and H. Shimizu
  • 学会等名: The 6th International Conference on the Physics and Applications of Spin Related Phenomena in Semiconductors
  • 発表場所: Tokyo,東京大学
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] Optical Intensity Modulation and Bistability in Nonreciprocal Semiconductor Laser Diodesfor Reconfigurable Optical Flip-FlopMemories (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu, T. Mori and K. Uehara
  • 学会等名: The 6th International Conference on the Physics and Applications of Spin Related Phenomena in Semiconductors
  • 発表場所: Tokyo,東京大学
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] Design and fabrication of unidirectional ring lasers using semiconductor/ferromagnetic metal hybrid optical isolators (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kono, S.Ashihara, H.Shimizu
  • 学会等名: The 6th International Conference on the Physics and Applications of Spin Related Phenomena in Semiconductors
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] Fabrication of Evanescent Semiconductor Optical Isolators for High Saturation Power (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Goto, and H. Shimizu
  • 学会等名: 15th Opto-Electronics and Communications Conference(OECC 2010)
  • 発表場所: Sapporo,札幌国際会議場
  • 年月日: 2010-07-09
• [学会発表] Fabrication of Evanescent Semiconductor Optical Isolators for High Saturation Power (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Goto, H.Shimizu
  • 学会等名: 15th Opto-Electronics and Communications Conference (OECC 2010)
  • 発表場所: 札幌国際会議場(北海道)
  • 年月日: 2010-07-09
• [学会発表] Unidirectional Semiconductor Ring Lasers Integrated with Semiconductor Optical Isolators (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu, Y. Kono, S. Goto, and T. Mori
  • 学会等名: CLEO/QELS 10(Conference on Lasersand Electro-Optics/Quantum Electronicsand Laser Science Conference 2010)
  • 発表場所: San Jose, USA
  • 年月日: 2010-05-20
• [学会発表] Unidirectional Semiconductor Ring Lasers Integrated with Semiconductor Optical Isolators (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Shimizu, Y.Kono, S.Goto, T.Mori
  • 学会等名: CLEO/QELS 10 (Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference 2010)
  • 発表場所: サンノゼ(カリフォルニア州、米国)
  • 年月日: 2010-05-20
• [学会発表] 半導体光アイソレータのゼロ伝搬損失化のための歪量子井戸活性層の最適化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森俊秋、清水大雅
  • 学会等名: 電子情報通信学会 2010年総合大会
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 半導体光アイソレータの現状と応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 清水大雅
  • 学会等名: 電子情報通信学会2010年総合大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] 半導体光アイソレータにおける軸方向光子密度分布を利用した新しい光制御デバイス (2010)
  • 著者名/発表者名: 清水大雅、森俊秋、河野嘉孝
  • 学会等名: 日本磁気学会第29回スピンエレクトロニクス専門研究会
  • 発表場所: 東京日本化学会館
  • 年月日: 2010-03-15
• [学会発表] 半導体光アイソレータにおける軸方向光子密度分布を利用した新しい光制御デバイス (2010)
  • 著者名/発表者名: 清水大雅、森俊秋、河野嘉孝
  • 学会等名: 日本磁気学会 第29回スピンエレクトロニクス専門研究会
  • 発表場所: 中央大学(東京都)
  • 年月日: 2010-03-15
• [学会発表] 半導体光アイソレータを用いた一方向発振リングレーザの設計と試作 (2010)
  • 著者名/発表者名: 河野嘉孝、森俊秋、清水大雅
  • 学会等名: 電子情報通信学会レーザ量子エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2010-01-29
• [学会発表] 半導体光アイソレータを用いた一方向発振リングレーザの設計と試作 (2010)
  • 著者名/発表者名: 河野嘉孝、森俊秋、清水大雅
  • 学会等名: 電子情報通信学会 レーザ・量子エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 京都大学(京都府)
  • 年月日: 2010-01-29
• [学会発表] Design of Evanescent Semiconductor Waveguide Optical Isolators (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu, T. Mori and S. Goto
  • 学会等名: 9th International Conference on Numerical Simulation of Optoelectronic Devices
  • 発表場所: Gwanju, Korea
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] 半導体強磁性金属ハイブリッド導波路光アイソレータの伝搬損失の評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森俊秋、清水大雅
  • 学会等名: 2009年秋季 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学(富山県)
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] Nonreciprocal Semiconductor Laser Diodes For Bistable Optical Flip-Flop Memories (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Mori, S. Goto, K. Okada, Y. Kono, and H. Shimizu
  • 学会等名: Magnetics and Optics Research International Symposium for New Storage Technology 2009
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場
  • 年月日: 2009-06-16
• [学会発表] NONRECIPROCAL SEMICONDUCTOR LASER DIODES FOR BISTABLE OPTICAL FLIP-FLOP MEMORIES (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Mori, S.Goto, K.Okada, Y.Kono, H.Shimizu
  • 学会等名: Magnetics and Optics Research International Symposium for New Storage Technology 2009
  • 発表場所: 淡路国際会議場
  • 年月日: 2009-06-16
• [図書] Monolithic Integration of Semiconductor Waveguide Optical Isolators with Distributed Feedback Laser Diodes (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu
  • 出版者: INTECH
• [図書] Advances in Optical and Photonic Devices, Chapter 4 "Monolithic Integration of Semiconductor Waveguide Optical Isolators with Distributed Feedback Laser Diodes" (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Shimizu(分担執筆)
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: INTECH
• [図書] スピントロニクスの基礎と材料 (2009)
  • 著者名/発表者名: 清水大雅
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考] 研究代表者ホームページ
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/14/0001357/profile.html
• [備考] 雑誌論文リスト
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/14/0001357/theses1.html
• [備考] 招待講演・学会発表リスト
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/14/0001357/meeting_achieve1.html
• [備考] 雑誌論文リスト
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/14/0001357/thesesl.html
• [備考] 招待講演・学会発表リスト
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/14/0001357/meeting_achievel.html
• [備考] 雑誌論文リスト
  • URL: http://kenkyu-web.that.ac.jp/Profiles/14/0001357/theses1.html
• [備考] 招待講演・学会発表リスト
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/14/0001357/meeting_achieve1.html
• [備考] 雑誌論文リスト
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/14/0001357/thesesl.html
• [備考] 招待講演・学会発表リスト
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/14/0001357/meeting_achievel.html