光スピントロニクス機能デバイスの研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究領域: スピン流の創出と制御
• 研究課題/領域番号: 19048017
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 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, 特任准教授 (50345170)
• 連携研究者: 中野 義昭 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (50183885)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: 強磁性金属 / 光アイソレータ / 磁気光学効果

研究概要

半導体光アイソレータをベースとして新しい磁気光学材料、及び、増幅性の光アイソレータの研究を行った。エピタキシャル強磁性金属MnSbを用いて半導体光アイソレータを作製し、12.3 dB/mmの消光比と70℃までの高温動作を実現した。また、新規強磁性材料(TiO 2:CoとPrCoB)の磁気光学性能を評価した。さらに、増幅性の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 ページ: 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: 022201
  • 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
  • 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: 072201
  • 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, 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] 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, and S. Goto
  • 雑誌名: ptical and Quantum Electronics 巻: 41(9) ページ: 653-660
  • 査読あり
• [雑誌論文] Semiconductor Waveguide Optical Isolators towards Larger Optical Isolation utilizing Nonreciprocal Phase Shift by Ferromagnetic Co (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu, S. Yoshida, and S. Goto
  • 雑誌名: IEEE Photonics Technology Letters 巻: 20(18) ページ: 1554-1556
  • 査読あり
• [雑誌論文] First Semiconductor Waveguide Optical Isolator Incorporating Ferromagnetic Epitaxial MnSb for High Temperature Operation (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Amemiya, Y. Ogawa, H. Shimizu, H. Munekata, and Y. Nakano
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 1 ページ: 022002
  • 査読あり
• [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 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 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] 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 Solid State Devices and Materials (SSDM2010)
  • 発表場所: Tokyo, 東京大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [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, 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 Diodes for Reconfigurable Optical Flip-Flop Memories (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] 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] 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 Lasers and Electro-Optics / Quantum Electronics and Laser Science Conference 2010)
  • 発表場所: San Jose, USA
  • 年月日: 2010-05-20
• [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] 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] 新たな光集積回路に向けた半導体能動導波路光アイソレータ (招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 清水大雅
  • 学会等名: 電子情報通信学会2009年総合大会
  • 発表場所: 愛媛
  • 年月日: 2009-03-18
• [学会発表] 1.5-μm-band, TM-mode waveguide optical isolator that uses nonreciprocal loss induced by ferromagnetic MnSb (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Amemiya, Y. Ogawa, H. Shimizu, H. Munekata and Y. Nakano
  • 学会等名: The 53rd Magnetism and Magnetic Materials Conference
  • 発表場所: Austin, Texas, USA
  • 年月日: 2008-11-12
• [学会発表] Semiconductor Waveguide Optical Isolators Incorporating Ferromagnetic Epitaxial MnX (X=As or Sb) (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Amemiya, Y. Ogawa, H. Shimizu, M. Tanaka, H. Munekata, Y. Nakano
  • 学会等名: CLEO / QELS 08 (Conference on Lasers and Electro-Optics / Quantum Electronics and Laser Science Conference 2008)
  • 発表場所: San Jose, USA
  • 年月日: 2008-05-08
• [学会発表] Integrable Semiconductor Optical Isolators Towards Larger Optical Isolation utilizing Nonreciprocal Phase Shift (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu, and S. Yoshida
  • 学会等名: CLEO / QELS 08 (Conference on Lasers and Electro-Optics / Quantum Electronics and Laser Science Conference 2008)
  • 発表場所: San Jose, USA
  • 年月日: 2008-05-08
• [学会発表] 半導体・強磁性金属ハイブリッド光アイソレータの物理・素子・応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 清水大雅
  • 学会等名: 日本磁気学会第159回研究会第20回スピンエレクトロニクス専門研究会 招待講演
  • 発表場所: 東京 化学会館
  • 年月日: 2008-03-03
• [図書] Monolithic Integration of Semiconductor Waveguide Optical Isolators with Distributed Feedback Laser Diodes (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu
  • 総ページ数: 59-66
  • 出版者: INTECH, Advances in Optical and Photonic Devices, Chapter 4
• [図書] Single Mode Operation of 1.5-μm Waveguide Optical Isolators Based on the Nonreciprocal-loss Phenomenon (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Amemiya and Y. Nakano
  • 総ページ数: 117-136
  • 出版者: INTECH, Advances in Optical and Photonic Devices, Chapter 7
• [図書] 「スピントロニクスの基礎と材料・応用技術の最前線 第 33 章 光スピントロニクスデバイス ～集積光非相反デバイス～」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 清水大雅(共著)
  • 総ページ数: 397-407
  • 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
• [産業財産権] 一体集積型光アイソレータ及びその製造方法 (2008)
  • 発明者名: 清水大雅
  • 権利者名: 国立大学法人東京農工大学
  • 産業財産権番号: 特許権,特願 2008-294822
  • 出願年月日: 2008-11-18