低次元半導体レーザーの低しきい値光学利得と高速光非線形性

2012 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 半導体における動的相関電子系の光科学
• 研究課題/領域番号: 20104004
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 秋山 英文 東京大学, 物性研究所, 准教授 (40251491)
• 研究分担者: 横山 弘之 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (60344727)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: 光物性・高速非線形 / 高性能レーザー / 量子閉じ込め / MBE / 量子細線

研究概要

高品質量子細線レーザーを作製して、キャリア密度やキャリア温度・非平衡性を評価しつつバンド端での非線型光学利得特性を測定した。バンド端光学利得の発散的増大の抑制効果と、その原因であるキャリア間相互作用による振動子強度の再構成とブロードニング機構を解明した。半導体レーザーの利得スイッチングとスペクトル切り出しにより数psの短パルスの発生し、内在する高速光非線型性を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Double-core-slab-waveguide semiconductor lasers for end optical pumping (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura, T. Mochizuki, C. Kim, S. Chen, M. Yoshita, and H. Akiyama
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 6 ページ: 062702
  • URL: http://dx.doi.org/10.7567/APEX.6.062702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsic radiative lifetime derived via absorption cross section of one-dimensional excitons (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Chen, M. Yoshita, A. Ishikawa, T. Mochizuki, S. Maruyama, H. Akiyama, Y. Hayamizu, L. N. Pfeiffer, and K. W. West
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 ページ: 1941
  • URL: http://dx.doi.org/10.1038/srep01941
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescent Radiation Thermometry at Cryogenic Temperatures Based on Detailed Balance Relation (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Mochizuki, T. Ihara, M. Yoshita, S. Maruyama, H. Akiyama, L. N. Pfeiffer, and K. W. West
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 6 ページ: 056602
  • URL: http://dx.doi.org/10.7567/APEX.6.056602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of short-pulse generation via spectral filtering from intensely excited gain-switched 1.55-μm distributed-feedback laser diodes (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Chen, M. Yoshita, A. Sato, T. Ito, H. Akiyama,and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 21 ページ: 10597
  • DOI: DOI:10.1364/OE.21.010597
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gain-switched pulses from InGaAs ridge-quantum-well lasers limited by intrinsic dynamical gain suppression (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Chen, M. Yoshita, T. Ito, T. Mochizuki, H. Akiyama, and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 21 ページ: 7570-7576
  • DOI: DOI:10.1364/OE.21.007570
  • 査読あり
• [雑誌論文] 300 W peak power picosecond optical pulse generation by blue-violet GaInN mode-locked laser diode and semiconductor optical amplifier (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Koda, T. Oki, S. Kono, T. Miyajima, H. Watanabe, M. Kuramoto, M. Ikeda, and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 5 ページ: 022702
  • DOI: DOI:10.1143/APEX.5.022702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Blue 6-ps short-pulse generation in gain-switched InGaN vertical-cavity-surface-emitting lasers via optical pumping (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Chen, M. Okano, B. Zhang, M. Yoshita, H. Akiyama, and Y. Kanemitsu
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 101 ページ: 191108
  • DOI: DOI:10.1063/1.4766290
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biexciton Luminescence from Individual Isoelectronic Traps in NitrogenDelta-DopedGaAs (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Takamiya, T. Fukushima, S. Yagi, Y. Hijikata, T. Mochizuki, M. Yoshita, H. Akiyama, S. Kuboya, K. Onabe, R. Katayama, and H. Yaguchi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 5 ページ: 111201
  • DOI: DOI:10.1143/APEX.5.111201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical and Optical Properties of GaNAs/GaAs MQW p-i-n Junctions (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Arimoto, M. Shiraga, H. Shirai, S. Takeda, M. Ohmori, H. Akiyama, T. Mochizuki, K. Yamaguchi, H. Miyagawa, N. Tsurumachi, S. Nakanishi, and S. Koshiba
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 巻: 37 ページ: 193-196
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sub-5-ps optical pulse generation from a 1.55-μm distributed-feedback laser diode with nanosecond electric pulse excitation and spectral filtering (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Chen, A. Sato, T. Ito, M. Yoshita, H. Akiyama, and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 20 ページ: 24843
  • DOI: DOI:10.1364/OE.20.024843
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fano-resonance gain by dephasing electron-hole Cooper pairs in semiconductors (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kamide, M. Yoshita, H. Akiyama, M. Yamaguchi, T. Ogawa
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 81 ページ: 093706
  • DOI: DOI:10.1143/JPSJ.81.093706)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of high Rydberg states of one-dimensional excitons in GaAs quantum wires by magneto-photoluminescence excitation spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Okano, Y. Kanemitsu, S. Chen, T. Mochizuki, M. Yoshita, H. Akiyama, L. N. Pfeiffer, and K. W. West
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 ページ: 085312
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.86.085312
  • 査読あり
• [雑誌論文] Applicability of continuum absorption in semiconductor quantum wells to absolute absorption-strength standards (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshita, K. Kamide, H. Suzuura, and H. Akiyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 101 ページ: 032108
  • DOI: DOI:10.1063/1.4737900
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal-to-insulator transition in anatase TiO2 thin films induced by growth rate modulation (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tachikawa,. M. Minohara, Y. Nakanishi, Y. Hikita, M. Yoshita, H. Akiyama, C. Bell, and H. Y. Hwang
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 101 ページ: 022104
  • DOI: DOI:10.1063/1.4733724
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of gain-switching characteristics including strong gain saturation effects in low-dimensional semiconductor lasers (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Chen, M. Yoshita, T. Ito, T. Mochizuki, H. Akiyama, H. Yokoyama, K. Kamide, and T. Ogawa
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 51 ページ: 098001
  • URL: http://jjap.jsap.jp/link?JJAP/51/098001/
  • 査読あり
• [雑誌論文] Waveguide two-point differential-excitation method for quantitative absorption measurements of nanostructures (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Mochizuki, M. Yoshita, S. Maruyama, C. Kim, K. Fukuda, H. Akiyama, L. N. Pfeiffer, K. W. West
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 51 ページ: 106601
  • URL: http://jjap.jsap.jp/link?JJAP/51/106601/
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative absorption spectra of quantum wires measured by analysis of attenuated internal emissions (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshita, T. Okada, H. Akiyama, M. Okano, T. Ihara, L. N. Pfeiffer, and K. W. West
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 100 ページ: 112101
  • DOI: DOI:10.1063/1.3693401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct generation of 20 W peak power picosecond optical pulses from an external-cavity mode-locked GaInN laser diode incorporating a flared waveguide (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Oki, R. Koda, S. Kono, T. Miyajima, H. Watanabe, M. Kuramoto, and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 99 ページ: 111105
  • DOI: DOI:10.1063/1.3640499
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lateral resolution enhancement of laser scanning microscopy by a higher-order radially polarized mode beam (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kozawa, T. Hibi, A. Sato, H. Horanai, M. Kurihara, N. Hashimoto, H. Yokoyama, T. Nemoto, and S. Sato
  • 雑誌名: Opt. Express 巻: 19 ページ: 15947-15954
  • 査読あり
• [雑誌論文] Saturable absorbing dynamics of GaInN multiquantum well structures (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Miyajima, S. Kono, H. Watanabe, T. Oki, R. Koda, M. Kuramoto, M. Ikeda, and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 98 ページ: 171904
  • DOI: DOI:10.1063/1.3583456
  • 査読あり
• [雑誌論文] T型GaAs量子細線の光学応答と動的相関効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 秋山英文, 吉田正裕
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 46 ページ: 747-756
  • 査読あり
• [雑誌論文] Robust carrier-induced suppression of peak gain inherent to quantum-wire lasers (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Okano, P. Huai, M. Yoshita, S. Inada, H. Akiyama, K. Kamide, K. Asano, and T. Ogawa
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 80 ページ: 114716
  • DOI: DOI:10.1143/JPSJ.80.114716
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of the confinement potential within GaNAs/GaAs multiple quantum wells (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Goshima, A. Kittaka, K. Fujii, M. Shiraga, N. Tsurumachi, S. Nakanishi, H. Akiyama, S. Koshiba and H. Itoh
  • 雑誌名: Physica Status Solidi C 巻: 8 ページ: 414-416
  • 査読あり
• [雑誌論文] LaVO4:Eu Phosphor films with enhanced Eu solubility (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Higuchi, Y. Hotta, Y. Hikita, S. Maruyama, Y. Hayamizu, H. Akiyama, H. Wadati, D. G. Hawthorn, T. Z. Regier, R. I. R. Blyth, G. A. Sawatzky, and H. Y. Hwang
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 98 ページ: 071902
  • DOI: DOI:10.1063/1.3554749
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Mg doping on Optical and Electrical Properties of GaNAs Multiple Quantum Wells (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Shiraga, Y. Nakai, T. Hirashima, A. Kittaka, M. Ebisu, N. Takahashi, T. Noda, M. Ohmori, H. Akiyama, N. Tsurumachi, S. Nakanishi, H. Miyagawa, H. Itoh, and S. Koshiba
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi C 巻: 8 ページ: 420-422
  • DOI: DOI 10.1002/pssc.201000595
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coulomb-modulated gain spectra in current-injection T-shaped quantum-wire lasers (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Okano, M. Yoshita, H. Akiyama, P. Huai, T. Ogawa, L. N. Pfeiffer, and K. W. West
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi C 巻: 8 ページ: 20-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intensity autocorrelation measurement of 400 nm picosecond optical pulses from a GaInN mode-locked semiconductor laser diode using surface second harmonic generation of β-BaB_2O_4 crystal (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Kono, T. Oki, M. Kuramoto, M. Ikeda, and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 3 ページ: 122701
  • DOI: DOI:0.1143/APEX.3.122701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Blue-violet bow-tie self-pulsating laser diode with a peak power of 20 W and a pulse energy of 310 pJ (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe, M. Kuramoto, S. Kono, M. Ikeda, and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 3 ページ: 122103
  • DOI: DOI:10.1143/APEX.3.122103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Volumetric optical recording using a 400 nm all-semiconductor picosecond laser (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Tashiro, Y. Takemoto, H. Yamatsu, T. Miura, G. Fujita, T. Iwamuma, D. Ueda, H. Uchiyama, K. Yun, M. Kuramoto, T. Miyajima, M. Ikeda, and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 3 ページ: 102501
  • DOI: DOI:10.1143/APEX.3.102501
  • 査読あり
• [雑誌論文] 100 W peak-power 1 GHz repetition picoseconds optical pulse generation using blue-violet GaInN diode laser mode-locked oscillator and optical amplifier (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Koda, T. Oki, T. Miyajima, H. Watanabe, M. Kuramoto, M. Ikeda, and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 97 ページ: 021101
  • DOI: DOI:10.1063/1.3462942
  • 査読あり
• [雑誌論文] 10-W peak-power picosecond optical pulse generation from a triple section blue-violet self-pulsating laser diode (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe, T. Miyajima, M. Kuramoto, M. Ikeda, and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 3 ページ: 052701
  • DOI: DOI:10.1143/APEX.3.052701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Passive and hybrid mode-locking of an external-cavity GaInN laser diode incorporating a strong saturable absorber (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Oki, K. Saito, H. Watanabe, T. Miyajima, M. Kuramoto, M. Ikeda, and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 3 ページ: 032104
  • DOI: DOI:10.1143/APEX.3.032104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enormously high-peak-power optical pulse generation from a single-transverse-mode GaInN blue-violet laser diode (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kuramoto, T. Oki, T. Sugahara, S. Kono, M. Ikeda, and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 96 ページ: 051102
  • DOI: DOI:10.1063/1.3299261
  • 査読あり
• [雑誌論文] A high-peak-power UV picosecond-pulse light source based on a gain-switched 1.55 μm laser diode and its application to time-resolved spectroscopy of blue-violet materials (2010)
  • 著者名/発表者名: Sato, S. Kono, K. Saito, K. Sato, and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Opt. Express 巻: 18 ページ: 2522-2527
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mode locking of an external-cavity bisection GaInN blue-violet laser diode producing 3 ps duration optical pulses (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Saito, H. Watanabe, T. Miyajima, M. Ikeda, and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 96 ページ: 031112
  • DOI: DOI:10.1063/1.3292025
  • 査読あり
• [雑誌論文] isoelectronic traps in nitrogen delta-doped GaAs grown on GaAs (111)A (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Fukushima, Y. Hijikata, H. Yaguchi, S. Yoshida, M. Okano, M. Yoshita, H. Akiyama, S. Kuboya, R. Katayama, and K. Onabe
  • 雑誌名: Physica E 巻: 42 ページ: 2529-2531
  • 査読あり
• [雑誌論文] Picosecond optical pulse generation from self-pulsating bisectional GaN-based blue-violet laser diodes (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Miyajima, H. Watanabe, M. Ikeda, and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 94 ページ: 161103
  • DOI: DOI:10.1063/1.3106055
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of over 10-W peak-power picosecond pulses by a gain-switched AlGaInN-based self-pulsating laser diode (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Oki, S. Kono, M. Kuramoto, M. Ikeda, and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 2 ページ: 032101
  • DOI: DOI:10.1143/APEX.2.032101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mode locking of a GaInN semiconductor laser with an internal saturable absorber (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshita, M. Kuramoto, M. Ikeda, and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 94 ページ: 061104
  • DOI: DOI:10.1063/1.3079403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal-equilibrium relation between the optical emission and absorption spectra of a doped semiconductor quantum well (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ihara, S. Maruyama, M. Yoshita, H. Akiyama, L. N. Pfeiffer, K. W. West
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 80 ページ: 033307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electroluminescence of GaNAs/GaAs MQWs p-i-n Junctions Grown by RF-MBE using Modulated Nitrogen Radical Beam Source
  • 著者名/発表者名: N. Ohta, K. Arimoto, M. Shiraga, K. Ishii, M. Inada, S. Yanai, Y. Nakai, H. Akiyama, T. Mochizuki, T. Takahashi, N. Takahashi, H. Miyagawa, N. Tsurumachi, S. Nakanishi, and S.Koshiba
  • 雑誌名: J. Cryst. Growth 巻: (in press)
  • DOI: DOI:10.1016/j.jcrysgro.2013.01.034
  • 査読あり
• [学会発表] Nonlinear Interactions of GaAs/AlGaAs Multi-Quantum Wells with Intense THz Pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hirori, K. Shinokita, K. Uchida, K. Tanaka, T. Mochizuki, H. Akiyama, K. W. West, L. N. Pfeiffer
  • 学会等名: International Workshop on Optical Terahertz Science and Technology (OTST) 2013
  • 発表場所: Kyoto Terrsa Japan
  • 年月日: 20130401-05