2002 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
01J04261
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Research Institution | Yokohama National University |
Principal Investigator |
井下 京治 横浜国立大学, 工学府, 特別研究員(DC1)
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Keywords | フォトニック結晶 / フォトニックバンドギャップ / 半導体レーザ / 微小共振器 / インジウム燐 / モード制御 |
Research Abstract |
フォトニック結晶は光の半波長周期の半導体多次元周期構造であり,フォトニックバンドギャップ効果と呼ばれる特異な効果を示す.これを利用することで高効率LEDや極低しきい値レーザなど高性能な発光素子の実現が期待されている.半導体2次元フォトニック結晶レーザの研究では,すでに他機関からの光励起による室温パルス発振の報告例がなされているが,これらの報告によると単純な欠陥共振器では単一モードレーザにならず,欠陥周りに大きさの異なる円孔を配置するなどのモード制御を行っている.本研究において,前年度は,より一般的なモード制御を可能とする共振器形状を2D-FDTD解析によって探索し,点欠陥と線欠陥を組み合わせた複合欠陥や線欠陥の曲げ,交差などにおいて単一モード共振が可能であることを発見した.今年度は,これらの共振器構造をもつフォトニック結晶レーザを製作し,室温パルス励起によるレーザ発振を得た.これらのしきい値照射パワーは2.5mWである.また,室温連続励起により得られたスペクトル特性より,点欠陥では複数現れる共振ピークが複合欠陥では主モード以外の共振ピークがほとんど無くなっていることが確認でき,実験においても複合欠陥によるモード制御の効果が実証できた.これらの結果が得られた理由の一つには,本研究において,加工が比較的難しいインジウム燐系材料にICPエッチングによって円孔を形成するとき,円孔内に入射するイオンとラジカルのバランスをとることで最適化し,円孔直径0.2〜0.3μm,側壁角度ほぼ90°,側壁荒れ約10nmの高垂直かつ平滑性の高い円孔を形成できるようになったことがある.これらの成果を学会等で発表した.また,本研究で確立した製作プロセスを用いて,共同研究者が3次元積層型フォトニック結晶を製作した.
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Research Products
(2 results)
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[Publications] K.Aoki, H.T.Miyazaki, H.Hirayama, K.Inoshita, T.Baba, N.Shinya, Y.Aoyagi: "3D photonic crystals fabricated by micromanipulation technique"Applied Physics Letters. 81・17. 3122-3124 (2002)
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[Publications] K.Aoki, H.T.Miyazaki, H.Hirayama, K.Inoshita, T.Baba, K.Sakoda, N.Shinya, Y.Aoyagi: "Microassembly of semiconductor three-dimensional photonic crystals"Nature Materials. 2・2. 117-121 (2003)