半導体波長変換デバイスの電流注入による高機能化の研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360028
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 近藤 高志 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60205557)
• 連携研究者: 松下 智紀 東京大学, 大学院工学系研究科, 助教 (50554086)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 非線形光学 / MBE，エピタキシャル / 波長変換 / キャリア注入 / 副格子交換エピタキシー / 高性能レーザー / 導波路デバイス / 疑似位相整合

研究概要

光学的非線形性を有する半導体材料を用いたレーザー光波長変換デバイスの高性能化に取り組んだ。周期空間反転GaAs/AlGaAsを用いた疑似位相整合（QPM）導波路素子の高効率化へ向けて，素子作製条件の最適化をおこなって伝搬損失の低減を図り，これまでで最小の伝搬損失（1.3 dB/cm @ 1.55 um）を実現した。電流注入AlGaAs QPM素子について初めてシミュレーションをおこない，現実的な電流注入条件の下で正味の利得が実現できること，その結果，極めて高い変換効率が達成可能であることを明らかにした。周期反転GaAs pn接合素子を初めて作製し，その電気特性，光学特性の評価をおこなった。

研究成果

• [雑誌論文] Accurate measurement of quadratic nonlinear-optical coefficients of zinc oxide (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Abe, N.Awata, T.Matsushita, M.Hakamata, K.Ozawa, R.Murakami, I.Shoji, and T.Kondo
  • 雑誌名: J. Opt. Soc. Am. B 巻: 29 ページ: 2302-2396
  • DOI: 10.1364/JOSAB.29.002392
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase-matched second-harmonic generation in thin rectangular high-index-contrast AlGaAs waveguides (2011)
  • 著者名/発表者名: T.-W.Kim, T.Matsushita, and T.Kondo
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 4 ページ: 082201-1-3
  • DOI: 10.1143/APEX.4.082201
  • 査読あり
• [学会発表] As_2 を用いたMBE 成長による周期空間反転GaAsの段差形成抑制 (2014)
  • 著者名/発表者名: 楢崎亮太, 松下智紀, 近藤高志
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学 (18a-E11-1)
  • 年月日: 20140317-20
• [学会発表] 周期空間反転GaAs/AlGaAs 導波路における3.4μm 帯差周波発生の変換効率の精密評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田成輝, 松下智紀, 近藤高志
  • 発表場所: 青山学院大学(18a-F8-12)
  • 年月日: 20140317-20
• [学会発表] 周期空間反転AlGaAs 導波路におけるQPM SHG の偏光特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大塚温, 松下智紀, 近藤高志
  • 発表場所: 青山学院大学 (18a-F8-13)
  • 年月日: 20140317-20
• [学会発表] 高次モード位相整合AlGaAs/Alox 反転積層高屈折率差導波路の作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村勇貴, 松下智紀, 恩田友美, 庄司一郎, 近藤高志
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学 (19p-A8-4)
  • 年月日: 20130916-20
• [学会発表] Fabrication of AlGaAs/Alox waveguides with inversionstacked core structure for higher-order modalphase matching devices (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Matsushita, Y.Nakamura, S.Matsumoto, T.Onda, I.Shoji, and T.Kondo
  • 学会等名: The 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR 2013)
  • 発表場所: Kyoto, Japan (WA3-3)
  • 年月日: 20130630-0704
• [学会発表] Reduced propagation losses in quasi-phase-matched GaAs/AlGaAs waveguidesw (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Yoshida, K.Hanashima, I.Ohta, T.Matsushita, and T.Kondo
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2013)
  • 発表場所: San Jose, USA (JW2A.35)
  • 年月日: 20130609-14
• [学会発表] 周期空間反転GaAs/AlGaAs 導波路の伝搬損失の成長温度依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田成輝, 花嶋香織, 太田生馬, 松下智紀, 近藤高志
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大 (28p-B3-8)
  • 年月日: 20130327-30
• [学会発表] MBE 成長空間反転AlGaAs のCuPt 型オーダリング (2013)
  • 著者名/発表者名: 粟田尚紀, 雨堤耕史, 松下智紀, 近藤高志
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大 (29a-PB7-21)
  • 年月日: 20130327-30
• [学会発表] Influence of anisotropic surface diffusion on AlGaAs MBE regrowth of periodically-inverted GaAs/AlGaAs waveguides (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Yoshida, K.Hanashima, I.Ohta, T.Matsushita, and T.Kondo
  • 学会等名: The 17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy (MBE2012)
  • 発表場所: Nara, Japan, (MoP-66)
  • 年月日: 20120923-28
• [学会発表] 周期空間反転GaAs/AlGaAs 導波路のMBE 再成長における異方性拡散効果の温度依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田成輝,花嶋香織,松下智紀,近藤高志
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大・松山大 (11a-J-6)
  • 年月日: 20120911-14
• [学会発表] 高次モード位相整合反転積層AlGaAs 導波路型波長変換素子の設計と作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松下智紀, 村上航規, 原健二郎, 庄司一郎, 近藤高志
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大・松山大(12p-C5-5)
  • 年月日: 20120911-14
• [学会発表] Design of inversion-stacked AlGaAs waveguiding wavelength convertors for higher-order - mode beam generation (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Matsushita and T.Kondo
  • 学会等名: Topological ligh t- wave synthesis and its applications (T-LWS 2012)
  • 発表場所: Chiba University, Chiba, Japan, (5A-3)
  • 年月日: 20120705-06
  • 招待講演
• [学会発表] Fabrication of AlGaAs waveguides with laterally inverted core structure for higher-order modal phase matching devices (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Matsushita, K.Murakami, K.Hara, I.Shoji, and T.Kondo
  • 学会等名: 8th Asia Pacific Laser Symposium (APLS 2012)
  • 発表場所: Huangshan City, Anhui, China, (O3.1)
  • 年月日: 20120527-30
• [学会発表] Influence of anisotropic diffusion of Ga and Al atoms during AlGaAs growth for periodically-inverted AlGaAs waveguides (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Matsushita, S.Yoshida, J.Ota, and T.Kondo
  • 学会等名: Conference on Laser and Electro-Optics (CLEO2012)
  • 発表場所: San Jose, USA (CTh3D.3)
  • 年月日: 20120506-11
• [学会発表] 擬似位相整合AlGaAs 導波路におけるAl組成の2次元マッピング (2012)
  • 著者名/発表者名: 松下智紀, 吉田成輝, 太田順也, 近藤高志
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大 (16p-F4-4)
  • 年月日: 20120315-18
• [学会発表] バルク単結晶GaN における電場誘起第2高調波発生II (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿部真, 庄司一郎, 須田淳, 近藤高志
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大 (16p-F4-5)
  • 年月日: 20120315-18
• [学会発表] MBE 成長周期空間反転AlGaAs における{111}A 面欠陥 (2012)
  • 著者名/発表者名: 雨堤耕史, 金泰雄, 松下智紀, 近藤高志
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大 (16a-A8-10)
  • 年月日: 20120315-18
• [学会発表] ZnO の2次非線形光学定数精密測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿部真, 粟田尚紀, 松下智紀, 庄司一郎, 近藤高志
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2011
  • 発表場所: 大阪大学 (29aG2)
  • 年月日: 20111128-30
• [学会発表] バルク単結晶GaN における電場誘起第2高調波発生 (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿部真, 庄司一郎, 須田淳, 近藤高志
  • 学会等名: 2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学 (1p-ZN-3)
  • 年月日: 20110829-0902
• [学会発表] Impact of photoelastic effect on phase-matching wavelengths in periodicallyinverted AlGaAs waveguides (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Amazutsumi, J.Ota, T.Matsushita, and T.Kondo
  • 学会等名: Nonlinear Optics (NLO)
  • 発表場所: Kauai, USA (NTuE3)
  • 年月日: 20110717-22
• [学会発表] Periodic modulation of Al composition in a periodically-inverted AlGaAs waveguide (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Matsushita, K.Iwamoto, J.Ota, and T.Kondo
  • 学会等名: Nonlinear Optics (NLO)
  • 発表場所: Kauai, USA (NTuE4)
  • 年月日: 20110717-22
• [学会発表] Hybrid modalphase- matched and bent-quasi- phasematched wavelength conversion in AlGaAs/SiO_2 rib-type zigzag waveguides (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Matsushita and T.Kondo
  • 学会等名: CLEO : Science and Innovations 2011
  • 発表場所: Baltimore, USA (JThB90)
  • 年月日: 20110501-06
• [学会発表] AlGaAs 擬似位相整合波長変換デバイスにおける結晶欠陥 (2011)
  • 著者名/発表者名: 雨堤耕史, 金泰雄, 松下智紀, 近藤高志
  • 学会等名: 第4回文部科学省「最先端の光の創成を目指したネットワーク研究拠点プログラム」シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋キャッスルプラザホテル
  • 年月日: 2011-11-14
• [学会発表] III-V 族化合物半導体材料とデバイス (2011)
  • 著者名/発表者名: 近藤高志
  • 学会等名: 学振素材プロセシング第69委員会第2分科会(新素材関連技術)第65回研究会「捨てられないものも使いよう:毒性元素を利用する新しい機能性素材の開発」
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2011-07-27
• [学会発表] 化合物半導体導波路を用いた波長変換素子の進展 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松下智紀, 金泰雄, 近藤高志
  • 学会等名: 電子情報通信学会 集積光デバイスと応用技術時限研究専門委員会(IPDA)研究会「アクティブデバイスと集積化技術、一般「材料デバイスサマーミーティング」
  • 発表場所: 機械振興会館 (Tech. Rep. of IEICE, OPE2011-19, 21--24 (2011))
  • 年月日: 2011-06-30