2002 Fiscal Year Annual Research Report

半導体ディスクレーザの極限しきい値と大規模集積化

Research Project

Project/Area Number	13305009
Research Institution	Yokohama National University
Principal Investigator	馬場俊彦横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (50202271)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	井下京治横浜国立大学, 大学院・工学府, 日本学術振興会特別研究員
Keywords	マイクロディスク / 微小レーザ / 自然放出制御 / GaInAsP / InP / マイクロギア / フォトニック結晶 / フォトニック分子 / パーセル効果
Research Abstract	本年度は,昨年度,発明したマイクロディスク構造の一種,すなわちマイクロギア構造の微小化を進め,直径約2μmのGaInAsPの素子において室温連続動作を実現した.光励起による発振しきい値は、11μWであり,これは昨年度に記録したGaInAsPレーザの最低記録を更新しただけでなく,1995年にGaAs系面発光レーザにおいて実現されたあらゆるレーザにおける低しきい値記録に並ぶ記録である.さらにこの結果をもとに,3次元時間領域有限差分モード計算とレート方程式を用いて発振しきい値低減のメカニズムを明らかにし,最適なギアの深さが100nm程度であることを見いだした.またマイクロディスクでは,微小共振器によって自然放出寿命が短縮されるパーセル効果が期待されてきた.本年度,位相差検出発光寿命測定法によりマイクロディスクのキャリア寿命を測定した.その結果,キャリア緩和の約半分を非発光成分が占めること,自然放出寿命が通常のウエハの場合よりもおよそ1/6に短縮されていることを見いだした.レート方程式解析により実験結果を分析した結果,パーセル効果の大きさを表す係数6を評価した.この係数が室温で評価されたのは初めてである.また複数のディスクを結合させたフォトニック分子構造の作製,実証に成功した.モードの振る舞いを観測した結果,結合に起因すると思われるモード分裂と反交差特性が観測され,理論結果ともよく一致した.また結合状態にあるディスクを部分励起したとき,特異なモード特性が表れた.これは,今後,この種の構造を機能素子に発展させる上で重要な成果と考えられる.

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] A.Sakai, T.Fukazawa, T.Baba: "Low loss ultra-small branches in Si photonic wire waveguides"IEICE Transaction on Electronics. E85-C, no.4. 1033-1038 (2002)
[Publications] T.Baba, A.Motegi, T.Iwai, N.Fukaya, Y.Watanabe, A.Sakai: "Light propagation characteristics of straight single line defect optical waveguides in a photonic crystal slab fabricated into a silicon-on-insulator"IEEE Journal of Quantum Electronics. 38・7. 743-752 (2002)
[Publications] T.Baba, M.Nakamura: "Photonic crystal light deflection devices using the superprism effect"IEEE Journal of Quantum Electronics. 38・7. 909-914 (2002)
[Publications] T.Baba, T.Matsumoto: "Resolution of photonic crystal superprism"Applied Physics Letters. 81・13. 2325-2327 (2002)
[Publications] R.Ushigome, M.Fujita, T.Baba: "GaInAsP microdisk Injection laser with Benzocyclobutene polymer cladding and its athermal effect"Japanese Journal of Applied Physics. 41・11A. 6364-6369 (2002)
[Publications] T.Fukazawa, A.Sakai, T.Baba: "H-tree-type optical clock signal distribution circuit by a Si photonic wire waveguide"Japanese Journal of Applied Physics. 41・12B. L1461-L1463 (2002)
[Publications] 馬場俊彦, 他: "フォトニック結晶の基礎と光デバイスへの応用(川上彰二郎編集)"シーエムシー出版. 300 (2002)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

半導体ディスクレーザの極限しきい値と大規模集積化

Principal Investigator

馬場 俊彦 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (50202271)

Research Products

[Publications] A.Sakai, T.Fukazawa, T.Baba: "Low loss ultra-small branches in Si photonic wire waveguides"IEICE Transaction on Electronics. E85-C, no.4. 1033-1038 (2002)

[Publications] T.Baba, A.Motegi, T.Iwai, N.Fukaya, Y.Watanabe, A.Sakai: "Light propagation characteristics of straight single line defect optical waveguides in a photonic crystal slab fabricated into a silicon-on-insulator"IEEE Journal of Quantum Electronics. 38・7. 743-752 (2002)

[Publications] T.Baba, M.Nakamura: "Photonic crystal light deflection devices using the superprism effect"IEEE Journal of Quantum Electronics. 38・7. 909-914 (2002)

[Publications] T.Baba, T.Matsumoto: "Resolution of photonic crystal superprism"Applied Physics Letters. 81・13. 2325-2327 (2002)

[Publications] R.Ushigome, M.Fujita, T.Baba: "GaInAsP microdisk Injection laser with Benzocyclobutene polymer cladding and its athermal effect"Japanese Journal of Applied Physics. 41・11A. 6364-6369 (2002)

[Publications] T.Fukazawa, A.Sakai, T.Baba: "H-tree-type optical clock signal distribution circuit by a Si photonic wire waveguide"Japanese Journal of Applied Physics. 41・12B. L1461-L1463 (2002)

[Publications] 馬場俊彦, 他: "フォトニック結晶の基礎と光デバイスへの応用(川上彰二郎編集)"シーエムシー出版. 300 (2002)

馬場俊彦横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (50202271)