半導体レーザに基づく新しい波長多重光機能デバイス

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12450139
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 中野 義昭 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50183885)
• 研究分担者: 加藤 正樹 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助手 (80312982) ; 霜垣 幸浩 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (60192613)
• キーワード: 半導体レーザ / WDM / 量子細線 / 分布帰還型レーザ / DFBレーザアレイ / 波長トリミング / 光双安定 / 光フリップフロップ

研究概要

1.マストランスポートInAsP圧縮歪み量子細線利得結合分布帰還型(DFB)レーザの試作:1/4μmピッチのV溝を形成したInGaAsP/InP基板上のマストランスポート現象を利用して標記のレーザを作製し,1.55μm帯において0.2mAという極めて低閾値のDFB室温連続発振を達成した.
2.多波長利得結合DFBレーザアレイの試作と発振波長トリミング:波長分割多重(WDM)光通信用の光源として,多波長利得結合DFBレーザアレイを研究,試作した.多波長発振用の回折格子は,フィールドサイズ変調電子線露光により形成し,利得結合は吸収性回折格子により付与している.試作された1.55μm帯の4波長レーザアレイにおいて,ほぼ均一な閾値電流分布と発振波長間隔を確認した.現在,波長トリミング用の超格子層の形成とパルスYAGレーザによる無秩序化実験を行っている.
3.応力補償による半導体レーザの温度無依存化:アクセス系の光化・波長多重化に向けて,半導体レーザ特性の温度依存性を低減化することにつき研究した.具体的には,全く新たなヒートシンク構造により温度に応じた歪みを半導体レーザに与え,本来の温度特性をキャンセルせんとするものである.本年度はヒートシンク構造を改善し,実際にレーザチップを実装して,発振波長および発振閾値の温度補償が可能であることを実証した.
4.双安定半導体レーザに基づく全光フリップフロップ:将来の全光デジタル信号処理で重要な光フリップフロップ概能を実現する新たな双安定方向性結合器型半導体レーザを提案した.理論解析でその有効性を確認した後,新たに開発した電極分離技術を適用して実際にデバイスを作製し,光フリップフロップ動作を実証した.

研究成果

• [文献書誌] Chang-Zheng Sun: "Influence of wavelength detuning on device performance of electroabsorption modulator integrated distributed feedback lasers based on identical epitaxial layer approach"IEICE Transactions on Electronics. E84-B. 1282-1285 (2001)
• [文献書誌] Mitsuru Takenaka: "Self-align electrode separation of directionally coupled semiconductor optical amplifier", Proceedings of SPIE"Active and Passive Optical Components for WDM Communication. 4532. 361-368 (2001)
• [文献書誌] 井上大介: "半導体レーザの温度依存性を低減するヒートシンク構造"第62回応用物理学会学術講演会(愛知工業大学). 13a-B-6. (2001)
• [文献書誌] 大塚節文: "マストランスポートInAsP量子細線における光学特性のプロセスパラメータ依存性"第62回応用物理学会学術講演会(愛知工業大学). 13p-B-6. (2001)
• [文献書誌] 竹中充: "斜め蒸着による方向性結合器型半導体光増幅器の電極分離"第62回応用物理学会学術講演会(愛知工業大学). 13p-Y-12. (2001)
• [文献書誌] 中野義昭: "(招待講演)WDM用半導体光源デバイス・光制御デバイス"日本セラミックス協会 第20回電子材料部会セミナー 「光通信システムとセラミックス_DWDMにどう対応するか_」. 13-20. (2001)
• [文献書誌] Masumi Saitoh: "All-optical wavelength conversion using a Fabry-Perot semiconductor optical amplifier"IEICE Transactions on Electronics. E84-C・12. 1975-1978 (2001)
• [文献書誌] 大塚節文: "マストランスポートInAsP量子細線DFBレーザの室温連続発振(Room temperature CW operation of mass-transported InAsP quantum wire DFB Lasers)"第49回応用物理学関係連合講演会(東海大学). (発表予定). (2002)
• [文献書誌] 井上大介: "半導体レーザの温度特性を低減するヒートシンク構造(II)-実装法の改善(New heatsink structure for reduction of temperature dependence of semiconductor lasers II -improved packaging)"第49回応用物理学関係連合講演会(東海大学). (発表予定). (2002)
• [文献書誌] 竹中充: "方向性結合器型双安定レーザダイオードを用いた全光フリップ・フロップの提案(Proposal of all-optical flip-flop using directionally coupled bistable laser diode"第49回応用物理学関係連合講演会(東海大学). (発表予定). (2002)