面発光型半導体レーザ(VCSEL)の特性の改善とその応用に関する研究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22560035
• 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: 新潟大学
• 研究代表者: 佐藤 孝 新潟大学, 自然科学系, 教授 (10143752)
• 研究分担者: 大河 正志 新潟大学, 自然科学系, 教授 (90213644) ; 大平 泰生 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (10361891)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: レーザ

研究概要

面発光型半導体レーザ(VCSEL)の特性改善を行い、より広い分野に応用可能なレーザとすることを目的として研究を行った。VCSELは通常の半導体レーザと比べてその電流経路が大きく異なる。このため、磁界を電流と平行に印加して電流の拡散を防ぐことで、高いキャリア密度を実現し、光出力の増加そして横シングルモード化を目指す研究を行った。またVCSELは広帯域な周波数雑音特性(20GHz程度)を持つので、吸収線付近でVCSELが発振していると、レーザ光強度が高速でスイッチングされ大きな光強度雑音が観測される。この光強度雑音を8桁のA/Dコンバーターを用いることで生成させた2進数列を物理乱数として利用して、40Gb/sの超高速の乱数生成に成功し、国際会議その他で報告した。

研究成果

• [雑誌論文] Frequency noise characteristics of a diode laser and its application to physical random number generation (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinya Maehara, Kohei Kawakami, Hideaki Arai, Kenji Nakano, Kohei Doi, Takashi Sato, Yasuo Ohdaira, Shuichi Sakamoto,Masashi Ohkawa
  • 雑誌名: Optical Engineering 巻: Vol.52, No.1 ページ: 014302-1-7
  • DOI: doi:10.1117/1.OE.52.1.014302
  • 査読あり
• [学会発表] THz wave generation using frequency stabilized laser diodes (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Minamisawa, T.Sato, M.Ohkawa,K.Nakano, T.Nimonji
  • 学会等名: Proceedings of SPIE
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] Oscillation frequency stabilization and narrowing of a laser diode by using an external cavity (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Iwahori, K.Doi, H.Arai, T.Sato, M.Ohkawa, Y.Matsumoto
  • 学会等名: Proceedings of SPIE
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] Fast random-number generation using a diode laser's frequency noise characteristic (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Takamori, K.Doi, S.Maehara, K.Kawakami, T.Sato, M.Ohkawa, Y.Ohdaira, S.Sakamoto
  • 学会等名: Proceedings of SPIE
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] Oscillation wavelength shifts of vertical cavity surface emitting lasers exposed to magnetic fields (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Yamagishi, T.Sato, M.Ohkawa, S. Tabira
  • 学会等名: Proceedings of SPIE
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] Physical-Random Number Generation Using a VCSEL's Frequency Noise Characteristic (2012)
  • 著者名/発表者名: 川上航平・前原進也・土井康平・新井秀明・近藤尭信・清水直弥・佐藤孝・坂本秀一・大平泰生・大河正志
  • 学会等名: 電子情報通信学会信越支部大会・IEEE信越支部セッション
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] Physical -random number generation using laser diode's noise characteristics- Consideration about the influence of laser diode's oscillation frequency stabilization- (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro SAITO, Genichi FURUKAWA, Hideaki ARAI, Takashi SATO, Shuichi SAKAMOTO, Masashi OHKAWA
  • 学会等名: 電気情報通信学会信越支部大会IEEEセッション
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] Oscillation frequency shifts observed in vertical cavity surface emitting lasers exposed to magnetic fields (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Kobayashi, Y. Yamagishi, H. Arai, Y.Matsumoto, T. Sato, M. Ohkawa
  • 学会等名: Proceedings of SPIE
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] Super fast physical-random number generation using laser diode frequency noises (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Ushiki, K.Doi, S.Maehara, T.Sato, M.Ohkawa, Y.Odaira
  • 学会等名: Proceedings of SPIE
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 20110000