Study on polarization stabilization of long wavelength GaAsBi surface emitting laser utilizing anisotropic gain

２０２２年度　研究実績の概要【①光学的品質と偏光特性を維持しつつBi組成の増加】裏面にAlを全面蒸着した2-インチGaAs基板の基板温度の測定を波長7.5-14 μmの赤外線を検出するサーモグラフィで熱画像を撮影して行った。裏面のヒーターの形状が全く観測されないことから, 厚さ0.5 μmのAl薄膜でヒーターの赤外線を遮断できることを確認した。融点156℃の金属を使って 放射率 e = 0.76、融点227℃の金属を使って放射率 e = 0.68、由展327℃の金属を使って放射率 e = 0.65を得た。GaAs基板の20 mm のスパンで基板温度が340℃から345℃の間に収まること、基板の端から5mmでは温度が320℃に下がることがわかった。一方、面内分布を分子線エピタキシー装置で観測する場合、像を望遠レンズで２倍に拡大すれば詳細な測定が可能になる。赤外線用望遠レンズを構成する焦点距離50 mm、直径40 mmの凸レンズの作製を完了した。【②偏光が生じる機構の解明】ホトリフレクタンスとホトルミネッセンススペクトルを分光器１スキャンで両方同時に測定する装置の構築において、メカニカルなチョッパーを廃し、液晶シャッタによるタングステンランプ光のon/off 2f制御、レーザの冷気電流の外部制御による on/off 3f制御、 ホトリフレクタンススペクトルを5fシグナルで測定する電子制御を実現した。【③光通信帯O-bandのGaAsBi/GaAs量子井戸面発光レーザの試作】面発光レーザの集光用の球面型マイクロレンズアレイの作製を引き続き行い、曲率半径108μmのレンズの作製に成功した。2021年度は曲率半径 526μmのレンズで、厚さ350μm 2インチのGaAs基板で作る面発光レーザには、まだ曲率半径が大き過ぎであった。今回この問題が解決可能であることが実証された。

２０２２年度　研究実績の概要【①光学的品質と偏光特性を維持しつつBi組成の増加】裏面にAlを全面蒸着した2-インチGaAs基板の基板温度の測定を波長7.5-14 μmの赤外線を検出するサーモグラフィで熱画像を撮影して行った。裏面のヒーターの形状が全く観測されないことから, 厚さ0.5 μmのAl薄膜でヒーターの赤外線を遮断できることを確認した。融点156℃の金属を使って 放射率 e = 0.76、融点227℃の金属を使って放射率 e = 0.68、由展327℃の金属を使って放射率 e = 0.65を得た。GaAs基板の20 mm のスパンで基板温度が340℃から345℃の間に収まること、基板の端から5mmでは温度が320℃に下がることがわかった。一方、面内分布を分子線エピタキシー装置で観測する場合、像を望遠レンズで２倍に拡大すれば詳細な測定が可能になる。赤外線用望遠レンズを構成する焦点距離50 mm、直径40 mmの凸レンズの作製を完了した。【②偏光が生じる機構の解明】ホトリフレクタンスとホトルミネッセンススペクトルを分光器１スキャンで両方同時に測定する装置の構築において、メカニカルなチョッパーを廃し、液晶シャッタによるタングステンランプ光のon/off 2f制御、レーザの冷気電流の外部制御による on/off 3f制御、 ホトリフレクタンススペクトルを5fシグナルで測定する電子制御を実現した。【③光通信帯O-bandのGaAsBi/GaAs量子井戸面発光レーザの試作】面発光レーザの集光用の球面型マイクロレンズアレイの作製を引き続き行い、曲率半径108μmのレンズの作製に成功した。2021年度は曲率半径 526μmのレンズで、厚さ350μm 2インチのGaAs基板で作る面発光レーザには、まだ曲率半径が大き過ぎであった。今回この問題が解決可能であることが実証された。