内部変調器集積型量子井戸構造と有する高能率短光パルス発生レ-ザの試作研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02555079
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 荒川 泰彦 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教授 (30134638)
• 研究分担者: 今井 元 (株)富士通研究所, 主管研究員 ; 榊 裕之 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (90013226) ; 藤井 陽一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00013110)
• キーワード: 量子井戸レ-ザ / Qスイッチング / ピコ秒光パルス / 光論理動作 / 半導体レ-ザ

研究概要

情報化社会の高度な発展にともない、大容量長距離光通信や超高速光デ-タハイウェイへの期待はますます高まっている。このような高能率情報伝送・処理システムを実現する方式としてヘテロダイン光通信方式と並んで極短光パルス列を利用した超高密度光通信が有望視されている。究極的性能としては前者がすぐれているが、後者は現在の光技術の延長として扱うことができるため、相当現実的なシステムということができる。しかしながら、現在のところ、半導体レ-ザにおいて極短光パルスを発生する技術が十分確立されていない。すなわち、モ-ド同期法では、外部鏡が必要であること、また利得スイッチング法ではスイッチング電力が大きいことなど、それぞれ問題を有している。一方、能動Qスイッチング法は、これらの問題点を一応克服するものとして期待されている。
本研究では、研究代表者のこれまでの成果をふまえ、変調器を集積した分布帰還型GaAs系量子井戸レ-ザの開発に関する基礎研究をおこなうことを目的としている。特に本年度は、(1)二電極量子井戸レ-ザの作製技術の確立および(2)光ポンピング法を用いた局所的励起と一様励起の組合せによる超高速光論理動作の実現をはかった。まず二電極変調器集積型量子井戸レ-ザの作製についてはその技術をかなり確立することができ、30ピコ秒程度の幅を有するパルスの発生に成功している。さらに、内部変調器に印加するバイアス電圧を変えることにより、発振波長の制御が可能であることを示すことができた。また、光ポンピング法を用いた局所的励起と一様励起の組合せによる超高速光論理動作については、二つの励起パルスを入力とした論理動作を数十ピコ秒オ-ダの時間領域で行なうことができた。この結果は、将来の超高速光ーコンピュ-ティングへの道を開くものとして期待できる。

研究成果

• [文献書誌] T.Yamauchi,Y.Arakawa,and J.N.Schulman: "“Tightーbinding analysis of the conductionーband structure in quantum wires,"" Appl.Phys.Lett.57. 1224-1226 (1990)
• [文献書誌] Y.Arakawa,T.Yamauchi,and J.N.Schulman: "“Tightーbinding analysis of energyーband structures in quantum wires,"" to be published in Phys.Rev.B 43,February 1991. (1991)
• [文献書誌] Y.Arakawa,T.Yamauchi,and J.N.Schulman: "“Energy band structures in strained quantum wires"" submitted to Phys.Rev.B. (1991)
• [文献書誌] T.Yamauchi,T.Takahashi,and Y.Arakawa: "“Tight binding Analysis for Quantum Wire Lasers and Quantum Wire Infrared Detectors,"" to be published in IEEE Journal of Quantum Electronics. (1991)
• [文献書誌] T.Yamauchi,Y.Arakawa,and M.Nishioka: "“Enhanced and Inhibited Spontaneous Emission in GaAs/AlGaAs Vertical Microcavity Lasers with Two Kinds of Quatntum Wells,"" to be published in Appl.Phys.Lett.(1991)
• [文献書誌] T.Sogawa and Y.Arakawa: "“Wavelength Swithching of Picosecond Pulse (<10psc)in a Quantum Well Laser and Its AllーOptical Logic Gating Operations"" to be published in Appl.Phys.Lett.(1991)