| 研究課題/領域番号 |
21360035
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
井須 俊郎 徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (00379546)
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| 研究分担者 |
北田 貴弘 徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 准教授 (90283738)
森田 健 徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 助教 (30448344)
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| キーワード | 化合物半導体多層膜 / 微小共振器 / 超高速光スイッチ / 光カー効果 / 量子ドット / キャリア緩和 |
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| 研究概要 |
本研究は半導体多層膜による微小光共振器構造を用いて光パルスの電場強度や時間形状を制御し、超高速かっ大きな非線形光学応答を得ることによって、超高速動作できる面型全光スイッチングデバイスを実現することを目標とするものである。平成21年度は、適正な多層膜微小共振器構造の設計のために、内部光電場強度分布と非線形特性のシミュレーションを行うととともに、分子線結晶成長法により作製し、その光学特性測定を行った。フェムト秒レーザからの百フェムト秒パルスを用いた実験で、サブピコ秒の応答速度を持つ光カー信号が得られ、応答速度は共振器構造の光子寿命によって決まることを確認した。また、歪緩和hGaAsバリア層に埋め込んだInAs量子ドットが、非線形媒質として1.5μm帯で有効に動作することを確認した。さらに、わずか2層の量子ドット層を持つ共振器構造において、GaAsを共振器層とした構造と比較して、60倍もの大きな光カー信号を得ることが出来た。量子ドット層のキャリア緩和時間の高速化に関しては、InAs量子ドットにBe、Siのδドーピングなどを行い、ドーピング特性とキャリア緩和時間の関係を調べた。その結果、歪緩和InGaAsバリア層に埋め込んだInAs量子ドットは、非発光過程による数十ピコ秒の緩和時間成分と発光緩和に基づく数百ピコ秒の遅い緩和成分があり、Siドーピングにより緩和時間が十ピコ秒程度に高速化できること、Beドーピングにより、遅い緩和成分が抑制出来ることなどを見出した。これらの結果は、量子ドットを用いた微小共振器構造は面型全光スイッチングデバイスとして、ピコ秒オーダーでの超高速動作ができるとともに、低パワー動作が可能であり、さらに、キャリア緩和時間の高速化によるパターン効果の抑制が期待できることを示しているものである。
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