半導体レーザ増幅器中の4光波混合とその応用に関する研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11694125
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 河口 仁司 山形大学, 工学部, 教授 (40211180)
• 研究分担者: 高橋 豊 山形大学, 工学部, 助教授 (00260456)
• キーワード: 半導体光増幅器 / 4光波混合 / 多重分離 / 利得飽和 / 超短光パルス / パルス圧縮 / ポンプ・プローブ法 / モード同期

研究概要

河口が平13.4.9、平13.5.28、平13.10.5〜6、平13.11.26の4回スイス連邦工科大学を訪問し、共同研究に関する打合せを行った。又、G.Guekosが平13.9.3〜7の間山形大に滞在し、半導体光増幅器(SOA)の光非線形効果について共同研究を行った。又、SOA中の4光波混合、および極短光パルスの発生に関する研究を行い、以下の点について成果を得た。
1.SOAのフェムト秒光パルスに対する利得飽和特性
利得幅を拡大したMQW構造SOAにフェムト秒光パルスを入力し、利得飽和特性を評価した。その結果、利得飽和の波長依存性は小さいが、わずかに長波長ほど飽和出力が大きいことがわかった。又、直交偏光ポンプ・プローブ法を用いて、SOAの光学利得のダイナミックスを測定し、数100fsの高速応答が得られることが分かった。さらに、同一の偏光でも測定できるように、ヘテロダインポンプ・プローブ法を実現した。
2.SOA中の4光波混合のDEMUXへの応用
SOAを光非線形媒質として用い、サブピコ秒光パルス間の4光波混合特性について理論的に検討した。特に多チャンネルの信号が波長の異なる出力として同時にとり出せる多重分離(DEMUX)への応用を目的として解析した。これは時分割多重信号の周波数多重信号への変換でもある。その結果、DEMUXの最高速度は主にSOAの利得帯域幅で決まっており、利得帯域幅の広いSOAの実現が不可欠であることがわかった。
3.モード同期半導体レーザから発生した光パルスの圧縮
ハイブリッドモード同期半導体レーザは、伝送用や光信号の全光型制御用の超短光パルス発生源として有望である。ハイブリッドモード同期半導体レーザで発生した光パルスを、1.3μmで零分散となる単一モードファイバを用いて圧縮し、自己相関パルス幅で450fsの極短光パルスを実現した。

研究成果

• [文献書誌] L.Occhi, Y.Ito, H.Kawaguchi, L.Schares, J.Eckner, G.Guekos: "Intraband gain dynamics in bulk semiconductor optical amplifiers:Measurements and Simulations"IEEE J.Quantum Electorn.. Vol38,No1. 54-60 (2002)
• [文献書誌] H.Kawaguchi, N.K.Das, Y.Yamayoshi: "Analysis of optical DEMUX and phase-conjugate characteristics based on four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers"10th European Conference on Integrated Optics,ECIO. 479-482 (2001)
• [文献書誌] H.Kawaguchi: "Nonlinear propagation and four-wave mixing of picosecond optical pulses in semiconductor optical amplifiers"Proceedings of 2001 3rd International Conference on Transparent Optical Networks. Mo.B.2. 16-21 (2001)
• [文献書誌] H.Kawaguchi, Y.Ito: "Waveforms of subpicosecond optical pulses generated by spectral filtering"OECC/IOOC2001. 516-517 (2001)
• [文献書誌] L.Occhi, L.Schares, R.Gutierrez-Castrejon, G.Guekos, Y.Ito, H.Kawaguchi: "Intraband gain dynamics in bulk semiconductor optical amplifiers"Optical Amplifiers and Their Application. OWA5-1-OWA5-3 (2001)
• [文献書誌] N.K.Das, Y.Yamayoshi, H.Kawaguchi: "Numerical analysis of optical DEMUX and phase-conjugate characteristics in semiconductor optical amplifiers based on four-wave mixing"Proceedings of international conference on computing and information technology,(ICCIT 2001). 245-250 (2001)
• [文献書誌] 山吉康弘, 河口仁司: "半導体光増幅器中のピコ秒光パルス間の4光波混合を用いた全光型多重分離特性の解析"電子情報通信学会、信学技法. PS2001-12. 19-24 (2001)
• [文献書誌] 田中徹, 片山健夫, 山吉康弘, 河口仁司: "モード同期半導体レーザパルスのファイバを用いた分散補償による短パルス化"2001年(平成13年)応用物理学会東北支部、第56回学術講演会. 6pA4. 32-33 (2001)
• [文献書誌] 片山健夫, 伊藤慶孝, 河口仁司: "利得波長幅を拡大した半導体光増幅器のフェムト秒光パルス利得飽和特性"2001年(平成13年)秋季、第62回応用物理学会学術講演会. 13P-Y-8. 910 (2001)
• [文献書誌] 片山健夫, 土屋雄史, 河口仁司: "利得波長幅を拡大した半導体光増幅器のヘテロダインポンププローブ法による高速飽和現象の測定"2002年(平成14年)春季、第49回応用物理学関係連合講演会. 29P-ZS-6. (2002)