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2020 年度 実績報告書

電流注入型有機半導体レーザーの特性解明と高度化

研究課題

研究課題/領域番号 18H01852
研究機関東北大学

研究代表者

下谷 秀和  東北大学, 理学研究科, 准教授 (60418613)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード有機半導体 / DFB / レーザー
研究実績の概要

有機半導体レーザーはブロードなスペクトルと物質の多様性のため,紫外から近赤外までのすべての波長をカバーするレーザーとして興味を集めている.そのための共振器構造として,単一縦モードと低い閾値が得られることから,一次元回折格子による分布帰還共振器(DFB)がよく用いられ,本研究の電流励起有機半導体レーザーでも採用している.DFBはグレーティング周期によって発振波長を制御できることから,一つの材料で様々な発光波長のレーザーを作製できるという利点もある.
DFBレーザーでは前進波の伝搬定数と回折格子によって誘起された後進波の伝搬定数が次の位相整合条件を満たすと,フォトニックストップバンドが生じ,レーザー発振はフォトニックストップバンド端の波長で起こる.伝搬定数は実効屈折率に依存するので,発振波長は回折格子周期だけでなく,導波路すなわち有機半導体の厚さにも依存する.そのため,発振波長の厚さ依存性が研究されてきた.予想に反し,有機半導体をドープした高分子のDFBレーザーにおいてどのモードのブラッグ条件とも合わない実験結果も報告されている.我々の研究でも同様にブラッグ条件と合わない結果が見られた.このことは,有機DFBレーザーにブラッグ条件以外の発振条件の存在を示唆しており,今後の有機半導体レーザーの発展のために,その条件を明らかにすることは重要である.
そこで,本研究では様々な厚さの有機半導体DFBレーザーを作製し,実験的に求めた屈折率を用いた計算との比較から,ブラッグ波長以外でも,異なる横モード間での位相整合条件が満たされ,ミニストップバンドが生じる波長でレーザー発振が起こることを明らかにした.

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件)

  • [国際共同研究] IISER Tirupati(インド)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      IISER Tirupati
  • [雑誌論文] Laser oscillation of an organic distributed-feedback laser at the edge of a mini stopband2021

    • 著者名/発表者名
      Taiki Miura, Thangavel Kanagasekaran, Hidekazu Shimotani, and Katsumi Tanigaki
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 14 ページ: 052007-1-5

    • DOI

      10.35848/1882-0786/abfb88

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 電流注入型有機半導体レーザーの開発2021

    • 著者名/発表者名
      下谷秀和
    • 学会等名
      第38回無機・分析化学コロキウム
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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