電子散乱制御による量子カスケードレーザの高性能化と遠赤外・テラヘルツ化

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20560040
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 笠原 健一 立命館大学, 理工学部, 教授 (70367994)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 量子カスケード / 光デバイス / テラヘルツ / 環境 / 生命科学

研究概要

環境負荷ガスのモニターや生命科学への応用が期待されている量子カスケードレーザ(QCL)では電子散乱制御が高性能化や遠赤外・テラヘルツ化に向けての鍵を握っている。電子散乱の情報はQCLの線幅増大係数αや相対雑音強度RINを調べることで得られる。研究ではαの測定を通じて伝導帯サブバンドの非放物線性やブロッホ利得に関する知見を得ることができた。RIN測定では光出力の依存性や測定温度域を変えることで電子の非発光緩和時間に関する情報が得られた。また遠赤外・テラヘルツ化では対角遷移型ミニバンド構造について解析を進めた。電子-電子散乱は波動関数の重なりの4乗、光学遷移は2乗に比例するので対角型遷移を上手に使うことで電子-電子散乱は急激に落ちることが解析の結果、確認できた。

研究成果

• [雑誌論文] Linewidth Enhancement Factor of Quantum Cascade Lasers with a Single Phonon Resonance-Continuum Depopulation Structure on a Peltier Cooler (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Ishihara、T.Morimoto、S.Furuta、K.Kasahara、N.Akikusa、K.Fujita, T.Edamura
  • 雑誌名: Electron.Lett. 45 ページ: 1168-1169
  • 査読あり
• [雑誌論文] 量子カスケードレーザの相対雑音強度 (2009)
  • 著者名/発表者名: 片岡誉,笠原健一、秋草直大、枝村忠孝
  • 雑誌名: 信学技報 109 ページ: 41-44
• [雑誌論文] First Direct Observation of the Small Linewidth Enhancement Factor of a Fabry-Perot Quantum Cascade Laser (2008)
  • 著者名/発表者名: N.Kumazaki、Y.Takagi、M.Ishihara、K.Kasahara、N.Akikusa, T.Edamura
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 47 ページ: 1606-1608
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detuning Characteristics of the Linewidth Enhancement Factor of a Mid-infrared Quantum Cascade Laser (2008)
  • 著者名/発表者名: N.Kumazaki、Y.Takagi、M.Ishihara、K.Kasahara、A.Sugiyama、N.Akikusa, T.Edamura
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 92 ページ: 21104-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relative Intensity Noise Properties between a 5.2μm Quantum Cascade Laser and a 1.55μm Interband Semiconductor laser (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Takagi, N.Kumazaki、M.Ishihara、K.Kasahara、A.Sugiyama、N.Akikusa, T.Edamura
  • 雑誌名: Electron.Lett. 44 ページ: 860-861
  • 査読あり
• [雑誌論文] 量子カスケード・レーザの現状と展望 (2008)
  • 著者名/発表者名: 笠原健一
  • 雑誌名: 京都府中小企業技術センター技報 36 ページ: 45-48
• [学会発表] ペルチェ動作量子カスケード・レーザの戻り光耐性評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上智晴、片岡誉、笠原健一、藤田和上、秋草直大、枝村忠孝
  • 学会等名: 平成23年度秋季第応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] ペルチェ動作量子カスケード・レーザの相対強度雑音の検討(II) (2010)
  • 著者名/発表者名: 井上智晴、片岡誉、笠原健一、藤田和上、秋草直大、枝村忠孝
  • 学会等名: 平成22年度秋季第応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎県)
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] Photon noise of peltier-cooled 6.1-μm quantum cascade lasers with a single phonon resonance-continuum depopulation structure (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Kataoka、K.Kasahara、N Akikusa、K Fujita, T Edamura
  • 学会等名: Photon 10
  • 発表場所: Southampton(UK)
  • 年月日: 2010-08-25
• [学会発表] ペルチェ動作量子カスケード・レーザの低電流域での相対強度雑音 (2010)
  • 著者名/発表者名: 片岡誉、森本恭弘、古田俊、笠原健一、藤田和上、秋草直大、枝村忠孝
  • 学会等名: 平成22年度春季第応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学(神奈川県)
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] ペルチェ動作6.1μm量子カスケードレーザの相対強度雑音 (2009)
  • 著者名/発表者名: 片岡誉、森本恭弘、古田俊、笠原健一、藤田和上、秋草直大、枝村忠孝
  • 学会等名: 平成21年度秋季第応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 富山大学(富山)
  • 年月日: 2009-09-11
• [学会発表] Linewidth Enhancement Factor of 6.1-μm Quantum Cascade Laser at Near Room-Temperature (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Ishihara、T.Morimoto、S.Furuta、K.Kasahara、N.Akikusa、K.Fujita、T.Edamura
  • 学会等名: CLEO Pacific Rim 2009
  • 発表場所: 上海(中国)
  • 年月日: 2009-09-01
• [学会発表] サブバンド非放物線性と散乱を考慮した量子カスケード・レーザの線幅増大係数 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森本恭弘、古田峻、石原幹斗、片岡誉、笠原健一、秋草直大、枝村忠孝
  • 学会等名: 平成21年度春季第応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学(茨城県)
  • 年月日: 2009-04-02
• [学会発表] 室温動作DFB型量子カスケード・レーザの線幅増大係数の測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石原幹斗、古田峻、森本恭弘、笠原健一、秋草直大、藤田和上、枝村忠孝
  • 学会等名: 平成21年度春季第応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学(茨城県)
  • 年月日: 2009-04-02
• [学会発表] 量子カスケード・レーザにおける利得スペクトルの考察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森本恭弘、古田峻、石原幹斗、笠原健一、秋草直大、枝村忠孝
  • 学会等名: 平成20年度秋季第応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 中部大学(愛知県)
  • 年月日: 2008-09-02
• [学会発表] Detuning Characteristics of the Linewidth Enhancement Factor of a Mid-infrared Quantum Cascade Laser (2008)
  • 著者名/発表者名: N.Kumazaki、Y.Takagi、M.Ishihara、K.Kasahara、A.Sugiyama、N.Akikusa、T.Edamura
  • 学会等名: Conf.on Laser and Electrooptics
  • 発表場所: San Jose (USA)
  • 年月日: 2008-05-08