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2001 年度 研究成果報告書概要

副格子交換エピタキシーを用いた化合物半導体非線形光学デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 11355004
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 応用光学・量子光工学
研究機関東京大学

研究代表者

近藤 高志  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (60205557)

研究分担者 黄 晋二  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (50323663)
白木 靖寛  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00206286)
伊藤 良一  明治大学, 理工学部, 教授 (40133102)
岡山 秀彰  沖電気, 光エレクトロニクス研究所, 研究員
徐 長青  沖電気, 光エレクトロニクス研究所, 研究員
XU Chang-Qing  Oki Electric Industry Co. Ltd., Optical Components Company, Researcher
研究期間 (年度) 1999 – 2001
キーワード非線形光学 / 波長変換 / 光パラメトリック効果 / 差周波発生 / 化合物半導体 / 分極反転 / 擬似位相整合 / 分子線エピタキシー
研究概要

1.GaAs/AlGaAs非線形光学デバイスの性能予測と最適設計 DWDMフォトニックネットワークのOXC用波長変換デバイスを念頭において,1.55μm帯DFGデバイスの最適設計をおこなった。その結果,SHG規格化変換効率にして700%/W/Cm^2もの高効率でかつ偏波無依存の変換が達成でき,100mWのポンプ光入力に対して10mmのデバイスで約30%の効率が得られること,3dB帯域幅は40nmと十分実用的であることを示した。また,GaAsOPG・OPA・OPOは,QPM周期数μm〜十数μmで近赤外から14μmまでの波長領域で動作可能で,他の誘電体結晶ではアクセス不可能な赤外域で動作する画期的なデバイスが実現できることを示した。
2.GaAs/AlGaAs QPMデバイスの作製プロセス 副格子交換エピタキシーをデバイス品質の結晶成長技術としてほぼ完成させ,これと合わせてMBE, MOVPEによるドメインデューティ比保存成長条件の特定,CMPなどによる平坦化技術とともに,デバイス作製プロセスを開発した。
3.AlGaAs QPM DFG素子の作製と評価 プロトタイプデバイスとして,1.55μm帯DFGに対する3次QPM条件AlGaAsリッジ導波路デバイス(QPM周期6μm)を作製した。平坦化はウェットエッチングによっておこなった。QPM SHGが達成され,伝搬損失を考慮すると妥当な変換効率が得られた。CMPによる平坦化によって導波損失を低減し,かつ1次QPM条件を満足するデバイスを作製し,大幅に伝搬損失を低減できることが確認できている。現在,最適化した導波路デバイスでの波長変換実験を進めている。
4.GaAs QPM光パラメトリック素子 GaAs導波路型QPM光パラメトリック素子のプロトタイプを作製した。現在,作製した素子を用いてNd : YAGレーザポンプ光に対するパラメトリック蛍光の実験を進めている。

  • 研究成果

    (18件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (18件)

  • [文献書誌] S.Koh, T.Kondo, M.Ebihara, T.Ishiwada, H.Sawada, H.Ichinose, I.Shoji, R.Ito: "GaAs/Ge/GaAs Sublattice Reversal Epitaxy on GaAs (100) and (111) Sub-strate for Nonlinear Optical Devices"Jpn. J. Appl. Phys.. 38. L508-L511 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.Koh, T.Kondo, T.Ishiwada, H.Sawada, H.Ichinose, I.Shoji, R.Ito: "Characterization of Sublattice-Reversed GaAs by Reflection High Energy Diffraction and Transmission Electron Microscopy"Physica. E. 7. 876-880 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.Nakatani, S.Kusano, T.Takahashi, K.Hirano, S.Koh, T.Kondo, R.Ito: "Study of Sublattice Inversioon in GaAs/Ge/GaAs(OO1) Crystal by X-ray Diffraction"Appl. Surf. Sci.. 159-160. 256-259 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 近藤高志, 黄晋二, 伊藤良一: "AlGaAs系擬似位相整合デバイス-化合物半導体の副格子交換エピタキシー-"応用物理. 69. 543-547 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] T.Kondo, S.Koh, R.Ito: "Sublatice Reversal Epitaxy : A Novel Technique for Fabricating Domain Inverted Compound Semiconductor Structures"Sci. Tech. Advanced Materials. 1. 173-179 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] N.Usami, Y.Azuma, T.Ujihara, G.Sazaki, K.Nakajima, N.Yakabe, T.Kondo, S.Koh, Y.Shiraki, B.Zhang, Y.Segawa, S.Kodama: "SiGe Bulk Crystal as a Lattice-Matched Substrate to GaAs for Solar Cell Applications"Appl. Phys. Lett.. 77. 3565-3567 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S.Koh, T.Kondo, Y.Shiraki, R.Ito: "GaAs/Ge/GaAs Sublattice Reversal Epitaxy and its Application to Non-linear Optical Devices"J. Cryst. Growth. 227-228. 183-192 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] N.Usami, Y.Azuma, T.Ujihara, G.Sazaki, K.Nakajima, Y.Yakabe, T.Kondo, K.Kawaguchi, S.Koh, Y.Shiraki, B.P.Zhang, Y.Segawa, S.Kodama: "Molecular Beam Epitaxy of GaAs on Nearly Lattice-Matched SiGe Substrates Grown by the Multicomponent Zone-Melting Method"Semicond. Sci. Technol.. 16. 699-703 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] I.Shoji, T.Kondo, R.Ito: "Second-Order Susceptibilities of Various Dielectric and Semiconductor Materials"Opt. Quantum Electron.. (印刷中). (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S. Koh, T. Kondo, M. Ebihara, T. Ishiwada, H. Sawada, H. Ichinose, I. Shoji, and R. Ito: "GaAs/Ge/GaAs Sublattice Reversal Epitaxy on GaAs (100) and (111) Substrate for Nonlinear Optical Devices"Jpn. J. Appl. Phys.. 38. L508-L511 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S. Koh, T. Kondo, T. Ishiwada, H. Sawada, H. Ichinose, I. Shoji, and R. Ito: "Characterization of Sublattice-Reversed GaAs by Reflection High Energy Diffraction and Transmission Electron Microscopy"Physica E. 7. 876-880 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S. Nakatani, S. Kusano, T. Takahashi, K. Hirano, S. Koh, T. Kondo, and R. Ito: "Study of Sublattice Inversion in GaAs/Ge/GaAs(001) Crystal by X-ray Diffraction"Appl. Surf. Sci.. 159-160. 256-259 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] T. Kondo, S. Koh, and R. Ito: "AlGaAs Quasi-Phase-Matching Devices Sublattice Reversal Epitaxy of Compound Semiconductors"OYO BUTURI. 69(in Japanese). 543-547 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] T. Kondo, S. Koh, and R. Ito: "Sublatice Reversal Epitaxy : A Novel Technique for Fabricating Domain Inverted Compound Semiconductor Structures"Sci. Tech. Advanced Materials. 1. 173-179 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] N. Usami, Y. Azuma, T. Ujihara, G. Sazaki, K. Nakajima, Y. Yakabe, T. Kondo, S. Koh, Y. Shiraki, B. Zhang, Y. Segawa, and S. Kodama: "SiGe Bulk Crystal as a Lattice-Matched Substrate to GaAs for Solar Cell Applications"Appl. Phys. Lett.. 77. 3565-3567 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S. Koh, T. Kondo, Y. Shiraki, and R. Ito: "GaAs/Ge/GaAs Sublattice Reversal Epitaxy and its Application to Nonlinear Optical Devices"J. Cryst. Growth. 227-228. 183-192 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] N. Usami, Y. Azuma, T. Ujihara, G. Sazaki, K. Nakajima, Y. Yakabe, T. Kondo, K. Kawaguchi, S. Koh, Y. Shiraki, B. P. Zhang, Y. Segawa, and S. Kodama: "Molecular Beam Epitaxy of GaAs on Nearly Lattice-Matched SiGe Substrates Grown by the Multicomponent Zone-Melting Method"Semicond. Sci. Technol.. 16. 699-703 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] I. Shoji, T. Kondo, and R. Ito: "Second-Order Susceptibilities of Various Dielectric and Semiconductor Materials"Opt. Quantum Electron.. (in press).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 2003-09-17  

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