| 研究課題/領域番号 |
15H03968
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
秋山 英文 東京大学, 物性研究所, 教授 (40251491)
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| 研究分担者 |
挾間 優治 東京大学, 物性研究所, 助教 (80759150)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 半導体レーザー / 利得スイッチ / 非線型性 / 光物性 / 半導体物性 |
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| 研究実績の概要 |
H27-28年度までに作製した高品質の多重量子井戸およびダブルヘテロ型の半導体レーザー試料に対して、フェムト秒モード同期チタンサファイア(TiS)レーザー光、TiS再生増幅器出力光、自家製のフェムト秒モード同期ファイバーレーザー・第２高調波パルス光などを用いて、インパルス光励起する。その結果得られるピコ秒短パルス光の出力パルスのダイナミクスを、2psの高速時間分解能を有するシンクロスキャン・ストリークカメラを用いた時間・スペクトル分解計測システム、高速フォトダイオード・高速オシロスコープを用いたパルス計測システム、オートコリレータを用いたパルス計測システムなどを用いて評価した。特に、強励起条件下での発生パルスの短波長成分のみをフィルターで切り出し、フェムト秒領域のパルス発生と、そのパルス評価を進めた。実験の結果は、従来のシングルモードレーザーレート方程式では説明のつかない現象であったので、キャリア間の相互作用による高速熱化過程と強い利得スイッチングによる励起キャリアの高速消費とを組み合わせた2バンドレート方程式理論の定式化を行い、それに基づいた計算機シミュレーションを行って、実験結果を上手く再現することに成功した。上記の試料に加え、半導体レーザー構造の導波路の一部に、過飽和吸収体領域を付加した、マルチセクション型電流注入量子井戸レーザー試料を作製した。可飽和吸収体領域の付加は、半導体レーザーの非線型性を強め、サブピコ秒領域の超短パルス発生が可能となると期待される。利得セクションには順方向バイアスナノ秒パルスを、過飽和吸収セクションには逆方向バイアス直流電圧を印加し、得られたパルス光のダイナミクスを評価した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度は、マシントラブルや気象・地震・点検などに伴う停電事故もなく、順調に研究が進行した。実験結果としても有意義な結果が得られ、多くの論文や学会発表を行うことができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
マルチセクション型電流注入量子井戸レーザー試料では、複雑なパルス発生が誘起され、単純な孤立パルスを得ることは出来なかった。そこで、光励起用のマルチセクション型量子井戸レーザー試料を作製し、詳細な物理計測を行うこととした。利得セクションに順方向ナノ秒電気パルスもしくは光励起を、過飽和吸収セクションに逆方向直流電圧を印加し、光励起か電流注入励起かに拘わらず、如何なる励起条件を用いれば高速パルスが得られるのかの指針を得る。そこで、高品質の多重量子井戸およびダブルヘテロ型の半導体レーザー試料、導波路の一部に過飽和吸収体領域を付加したマルチセクション型量子井戸レーザー試料に対して、フェムト秒モード同期チタンサファイア(TiS)レーザー光、自家製のフェムト秒モード同期ファイバーレーザー・第２高調波パルス光などを用いて、インパルス光励起し、その結果得られる短パルス光出力のダイナミクスを、2psの高速時間分解能を有するシンクロスキャン・ストリークカメラを用いた時間・スペクトル分解計測システム、高速フォトダイオード・高速オシロスコープを用いたパルス計測システム、オートコリレータを用いたパルス計測システムなどを用いて評価する。半導体レーザーから直接発生できる超短パルスの高速限界を解明し、パルス幅制限機構や、分極発生に連動した利得のスイッチ効果を解明する。
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