超高速全光スイッチの低エネルギー動作化と全光信号処理デバイスへの展開

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17068013
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 石川 浩 独立行政法人産業技術総合研究所, 超高速光信号処理デバイス研究ラボ, 研究ラボ長 (50392585)
• 研究分担者: 物集 照夫 独立行政法人産業技術総合研究所, 超高速光信号処理デバイス研究ラボ, 主任研究員 (20399497) ; 永瀬 成範 独立行政法人産業技術総合研究所, 超高速光信号処理デバイス研究ラボ, 研究員 (80399500) ; 河島 整 独立行政法人産業技術総合研究所, 超高速光信号処理デバイス研究ラボ, 主任研究員 (90356840) ; 杉本 喜正 独立行政法人産業技術総合研究所, 超高速光信号処理デバイス研究ラボ, 招聘研究員 (60415784) ; 池田 直樹 独立行政法人産業技術総合研究所, 超高速光信号処理デバイス研究ラボ, 特別研究員 (10415771)
• キーワード: サブバンド間遷移スイッチ / InGaAs / AlAs / AlAsSb / 光閉じ込め / 周期構造

研究概要

InGaAs/AlAs/AlAsSb結合量子井戸を用いたサブバンド間遷移スイッチについて、低エネルギー動作化のために、2光子吸収の低減の可能性、4元クラッド層に光閉じ込めの強化、一層の低エネルギー動作化のための、周期構造と組み合わせた素子構造の検討を行った。夫々の研究項目の結果は以下の通りである。
1)2光子吸収
量子井戸層の組成が2光子吸収に与える影響を、実験的に検討を行った。その結果、2光子吸収はバンドギャップが2光子のエネルギーよりも小さくなっている場合、井戸の組成が直接的には影響しないことが明らかとなった。低エネルギー動作化には、短素子長化して、同時にドーピング濃度を上げて吸収係数を高くする手法が最も有効であることを確認した。
2)4元クラッド層の検討
クラッド層の屈折率を下げ、光閉じ込めを強化するため、従来のInAlAs/InPの上下のクラッド層に替えて4元のAlGaAsSbの上下クラッド層を検討した。導波路の非線形を表すFigure of Meritが約1.5倍にできることを解析で示し、4元クラッド層の成長条件を詰めて、素子構造を製作した。次年度から素子特性の評価を行う。
3)周期構造との組み合わせ
DFBレーザ的な周期構造で軸方向に光閉じ込め強度の強い部分を作り、低エネルギー動作化する方法について、基礎的な解析をおこなった。別途見つかっている、InGaAs系サブバンド間遷移スイッチの全光位相変調効果と組み合わせることで、低エネルギー動作素子に繋がる可能性を示した。また、周期構造の製作についても基礎的プロセスの開発を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Ultrafast all-optical refractive index modulation in intersubband transition switch using InGaAs/AlAs/AlAsSb quantum well (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Ishikawa et al.
  • 雑誌名: Japanease Journal of Applied Physics vol.46, no. 7 ページ: L157-L160
• [雑誌論文] Absorption dynamics in all-optical switch based on intersubband trnsition in InGaAs-AlAs-AlAsSb coupled quantum wells (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Simoyama et al.
  • 雑誌名: IEEE Photonics Technology Letters vol. 19 no. 8 ページ: 604-606
• [雑誌論文] Strain compensation for InGaAs-AlAs-AlAsSb coupled double quantum wells by controlling the barrier-layer composition (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Nagase et al.
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth vol. 301-302 ページ: 240-243
• [雑誌論文] Photoreflectance study of InGaAs/AlAsSb quantum wells grown by molecular beam epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Mozume et al.
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth vol. 301-302 ページ: 177-180
• [産業財産権] 結合量子井戸構造 (2006)
  • 発明者名: 永瀬成範
  • 権利者名: 産業技術総合研究所
  • 産業財産権番号: 特許、特願2006-222736
  • 出願年月日: 2006-08-07