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本研究では、光情報処理の分野で注目を集めている可視・近赤外半導体レーザにおいて、TM偏光波やTE偏光波注入による偏光双安定動作と、この特性を利用した論理素子への応用について、詳細な実験を行い、さらに理論的な考察を行った。
まずこれら2つの偏光波の光注入による偏光出力を測定した。その結果特にCSP型半導体レーザーにおいて、マスターレーザのモードホッピングによるスレーブレーザの偏光スレッチング特性が初めて見いだされ、その動作機構について、これらのレーザの増幅利得の波長依存性を考慮したモデルにより説明した。そして光双安定性を利用して光フリップフロップを構成し、スレーブレーザの多段接続により目的に応じたゲート機能を有する論理素子が可能であることを提案した。またCSP型と異なる導波構造を有する、SAS型、VSIS型、MQW型半導体レーザの偏光特性についても研究した結果、この導波構造が偏光特性に重要な役割を演じていることが明らかになった。
さらにHe-Neレーザの偏光スイッチング特性についても研究を行い、半導体レーザの特性と比較した結果、直交偏光モード間の競合の強さは半導体レーザのほうが小さいことが判明した。これは活性媒質における空間ホールバーニング効果の大きさに依存していると考えられる。従って将来TEモードとTMモードの結合が強い半導体レーザ、換言すれば、これらのモードの発振しきい値条件が接近した構造を有する半導体レーザが開発されれば、偏光特性を利用した半導体レーザによる論理素子の実用化が期待できる。
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