内部変調器集積型量子井戸構造を有する高能率超短光パルス発生レ-ザ試作研究

1991 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 富士通研究所, 主管研究員 ; 藤井 陽一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00013110) ; 榊 裕之 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (90013226)
• キーワード: 量子井戸レ-ザ / 二重電極レ-ザ / 半導体レ-ザ / 超短レ-ザパルス / 光論理デバイス

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-タハイウェイへの基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、変調器を集積したGaAs系量子井戸レ-ザの開発に関する基礎研究をおこない(1)二電極量子井戸レ-ザの試作および(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デバイスの試作も行った。まず二電極変調器集積型量子井戸レ-ザの試作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た。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。これらにより本構造が実用上きわめて重要であることが示された。また、二重電極を有する分布帰返還型量子井戸レ-ザの作製も試みた。一方、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デバイスについては、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-光コンピュ-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.Sogawa,Y.Arakawa.: "“Picosecond Dynamics in Gain-Switched Uncoupled and Coupled Quantum Well Lasers"" Applied Physics Letters. Vol.58. 1-2 (1991)
• [文献書誌] T.Takahashi.Y,Arakawa: "“Nonlinear Gain Effects in Quantum Well,Quantum Well Wire,and Quantum Well Box Lasers"" IEEE J.of Quantum Electronics. Vol.27. 1824-1829 (1991)
• [文献書誌] T.Yamauchi,Y.Arakawa: "“Enhanced and Inhibited Pontaneous Emisssion in GaAs/AlGaAs Vertical Microcavity Lasers with Two Kinds of Quantum Wells"" Applied Physlics Letters. Vol.58. 1-4 (1991)
• [文献書誌] T.Sogawa,Y.Arakawa: "“Wavelength Switching of Picosecond Pulse(<10ps)in an Quantum Well Lasers and its All Optical Logic Gating Operations"" Applied Physlics Letters. Vol.58. 1709-1711 (1991)
• [文献書誌] T.Yamaichi,T.Takahashi,Y.Arakawa: "“Tight Binding Analysis for Quantum-Wire Lasers and Quantum-Wire Infrared Detectors"" IEEE J.of Quntum Electronics. Vol.27. 1817-1823 (1991)
• [文献書誌] S.Tsukamoto,Y.Nagamune,M.Nishioka,Y.Arakawa: "“Fabrication of GaAs Quantum Wires on Epitaxially Grown V-Grooves by Metal Organic Chemical Vapor Deposition"" J.of Applied Physics. Vol.71. 533-535 (1992)
• [文献書誌] 荒川 泰彦,永宗 靖(分担執筆): "“先端真空利用技術"" 日経技術図書, 8 (1991)
• [文献書誌] 荒川 泰彦(分担執筆):末田 正,神谷 武志 編: "“超高速光エレクトロニクス"" 培風館, 23 (1991)